Биология

Элементы макроэволюции

Эволюционные процессы сложно наблюдать и описывать напрямую. Мы видим вокруг себя результат эволюции, которая продолжалась миллионы лет. Очевидно, что в таких временных рамках человек пока что не может поставить эксперимент. Стоит отметить все-таки, что эволюционные эксперименты возможны и даже проводятся на организмах, у которых время жизни максимально сконцентрировано: у бактерий смена «поколений» происходит за 20–30 минут. Об эволюционном эксперименте читайте здесь: (Источник)

Наиболее крупные закономерности, которые наблюдаются в рамках макроэволюции, были исследованы и описаны в XIX и XX веке.

Элементы макроэволюции:

1. Конвергенция признаков
2. Дивергенция признаков
3. Параллелизм

Дивергенция

Дивергенция – это накопление различий в структуре и функциях какого-то органа в процессе эволюции. В результате дивергенции из одного органа образуется несколько различных органов, связанных общностью происхождения.

Например, верхний пояс конечностей позвоночных превратился в лапы и крылья рептилий, крылья летучих мышей и птиц, плавники дельфинов, ноги копытных и руки приматов.  

Все эти органы выполняют разные функции, но имеют одинаковое происхождение.

Гомологичные органы

Рис. 1. Гомологические органы позвоночных

Органы, которые образовались в результате дивергенции, называются гомологичными (рис. 1). Они образуются из сходных эмбриональных зачатков.  

Дивергенция обеспечивает морфологическое разнообразие живых существ.

Конвергенция

Конвергенция – процесс, обратный дивергенции. Это образование органов, близких по функциям и строению, но отличающихся по происхождению.

Аналогичные органы

Рис. 2. Аналогичные органы: крылья птицы и бабочки

Но, на самом деле они развивались совершенно независимо из различных предковых форм. Требование среды и влияние естественного отбора обусловили их внешнее сходство.

Органы, выполняющие одинаковые функции, но имеющие различное происхождение, называются аналогичными (рис. 3).

Типичный пример аналогичных органов – это глаза головоногих моллюсков и позвоночных. Эти органы формировались независимо в течение сотен миллионов лет, и в итоге получились практически одинаковыми, отличающимися только в деталях.

Рис. 3. Аналогичные органы: глаза моллюска (осьминога или кальмара) и человека

Параллелизм

Третий элемент в процессе преобразования – это нечто среднее между дивергенцией и конвергенцией, параллелизм – такой процесс, когда орган в результате дивергенции превращается во множество гомологичных органов. Но затем, в ходе эволюции, эти гомологичные органы вновь начинают выполнять общую функцию.

Например, корпус и плечевые пояса у позвоночных дали множество гомологичных вариантов. Из одинаковых элементов скелета сформировались копытные, птицы, рыбы, рептилии, но затем, в процессе эволюции, часть из них вторично приобрела одинаковые признаки (рис. 4).

Рис. 4. Пример параллелизма в эволюции формы тела у хрящевых рыб (акула), рептилий (ихтиозавр) и млекопитающий (дельфин)

Например, корпуса ихтиозавра, акулы и дельфина (и даже пингвина, плывущего в воде) очень похожи и образовались из одинаковых элементов скелета, но совершенно разными эволюционными путями.

Предки ихтиозавров были ящерами, предками дельфинов были растительноядные сухопутные млекопитающие, пингвины – птицы, а предками акул были древние хрящевые рыбы.

Эволюция идет тремя главными путями: путем дивергенции, путем конвергенции и путем параллелизма.

Филогенез

Процесс исторического развития вида называется филогенезом.

Основной филогенетический закон Геккеля

Важным этапом в понимании эволюции стало формулирование «основного филогенетического закона» Эрнестом Геккелем.

Закон необратимости эволюции

«Онтогенез – это ускоренное  повторение филогенеза» Э.Г. Геккель.

Геккель наглядно продемонстрировал, что организмы в процессе эмбрионального развития повторяют все те этапы, которые вид прошёл в процессе эволюционного развития (см. видео). Важно понять, что мы говорим о повторении зародышевых стадий предковых форм.

У зародыша человека на разных этапах развития онтогенеза можно увидеть жабры, сердечную трубку и прочие признаки эмбрионов наших далеких предков.

Другой важный закон филогенеза – «закон необратимости эволюции». Несмотря на наличие конвергенции, сходство разных видов никогда не бывают полным.

Эволюционный процесс, в силу чрезвычайной сложности живых организмов, не может создать точную копию ни существующего вида, ни вымершего. Каждый вид живых организмов уникален.

Онтогенез

Итак, мы узнали, что в результате эволюции путем дивергенции могут образовываться гомологичные органы, а путем конвергенции – аналогичные органы. Выяснили, что онтогенез повторяет этапы филогенеза и что каждый вид живых организмов уникален.

 

Список литературы

1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник) 
2. Д.К. Беляев. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с. (Источник) 
3. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2010. – 388 с. (Источник) 
4. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е издание, дополненное. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с. (Источник) 

 

Домашнее задание

1. Что такое эволюция? Чем отличается макроэволюция от микроэволюции?
2. Какие следствия макроэволюции вам известны?
3. Какие органы называют гомологичными? Приведите примеры.
4. Какие органы называют аналогичными? Приведите примеры.
5. Что такое параллелизм?
6. На примере тела человека обсудите с друзьями и родственниками явления гомологии, аналогии и параллелизма.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Биологический словарь (Источник).
2. Вся биология (Источник).
3. Интернет-портал Bio.fizteh.ru (Источник).
4. Биология (Источник).
5. Интернет-портал Sochineniya-referati.ru (Источник).