Конспект по теме «Доказательства эволюции»

Конспект по теме «Доказательства эволюции»

План конспекта

1.Доказательства единства происхождения органического мира.

2. Эмбриологические доказательства эволюции.

3. Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции.

4. Палеонтологические доказательства эволюции

5. Биогеографические доказательства эволюции.

6. Задания для самоконтроля

1. Доказательства единства происхождения органического мира.

Доказательства единства органического мира многооб­разны. Их можно объединить в несколько групп. Первой мы рассмотрим группу доказательств единства происхож­дения органического мира на Земле:

1) растения, животные, грибы и бактерии имеют об­щий элементарный состав;

2) единство живого на молекулярном уровне, выража­ющееся прежде всего в наличии у всех живых су­ществ белков и нуклеиновых кислот;

3) сходство способа функционирования биологических молекул (генетическое кодирование, транскрипция, трансляция, репликация ДНК, гликолиз и др.);

4) наличие гемоглобина и близких к нему пигментов в крови очень многих животных или обнаружение мо­чевой кислоты у огромного числа организмов;

5) всеобщность клеточного строения и сходства строе­ния клеток организмов разных царств органическо­го мира;

6) единство функционирования клеток, проявляющееся в процессах митоза, мейоза, оплодотворения, воз­будимости и др.

Крайне мало вероятно, чтобы такое удивительное сход­ство в строении и функционировании живых организмов было следствием случайного совпадения. Оно является результатом их общего происхождения и указывает на единый «корень» жизни на нашей планете.

2. Эмбриологические доказательства эволюции

Эмбриология (от греч. эмбрион - зародыш и логос - учение) - в узком смысле наука о зародышевом разви­тии, в широком смысле - наука об индивидуальном развитии организмов (об онтогенезе). Эмбриология жи­вотных и человека изучает предзародышевое развитие (оогенез и сперматогенез), оплодотворение, зародышевое развитие, личиночный и постэмбриональный периоды ин­дивидуального развития.

Эмбриология в зависимости от задач делится на: об­щую, сравнительную, экспериментальную, популяционную и экологическую.

Нас в большей степени интересует сравнительная эмб­риология, занимающаяся изучением и сравнением осо­бенностей развития эмбриональных признаков у предста­вителей различных таксонов.

Фундамент эволюционной сравнительной эмбриологии был заложен

А.О. Ковалевским и И. И. Мечниковым.

Данные сравнительной эмбриологии убедительно сви­детельствуют о родстве ныне живущих организмов, по­зволяют решить спорные вопросы при построении эво­люционных систем.

К данным эмбриологии, являющимися доказательства­ми эволюции, относят:

• Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гла­сит:

«Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». У всех хордовых на ранних стадиях развития закладывается хорда, возни­кает нервная трубка, в переднем отделе глот­ки образуются жабры и т. д. Сходство заро­дышей свидетельствует об общности проис­хождения данных организмов. По мере развития зародышей черты их различия вы­ступают все более яв­ственно. К. Бэр пер­вым обнаружил, что в ходе эмбрионального развития сначала появ­ляются общие призна­ки типа, затем после­довательно класса, от­ряда и, наконец, вида.

Расхождение признаков зародышей в процессе разви­тия называют эмбриональной дивергенцией, и она объяс­няется историей данного вида.

• Биогенетический закон Геккеля—Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и историческо­го (филогенеза) развития. Этот закон был сформулиро­ван в 1864—1866 гг. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем.

В своем развитии многоклеточные орга­низмы проходят одноклеточную стадию (стадию зиго­ты), что может рассматриваться как повторение филоге­нетической стадии первобытной амебы. У всех позво­ночных закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков хорда оставалась всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млеко­питающих появляются жаберные щели в глотке. Этот факт можно объяснить происхождением этих наземных животных от рыбообразных предков. Эти и другие факты и привели Геккеля и Мюллера к формулировке биогенетического закона. Он гласит:

«Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза, каждый орга­низм в индивидуальном развитии повторяет стадии развития предков».

Образно говоря, всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу. Однако онтогенез не так уж точ­но повторяет филогенез. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не с взрослыми формами предков, а с их зародышами.

Современные представления о биогенетическом законе.

Многие ученые в своих трудах развивали биогенети­ческий закон. Особенно велик вклад в развитие этого за­кона Алексея Николаевича Северцова (1866—1936). Северцов доказал, что не только развитие особи зависит от истории вида, но и развитие вида определяется теми на­следственными признаками, которые возникают в онтоге­незе еще в зародышевой и личиночной стадиях.

Согласно учению А. Н. Северцова эти изменения де­лятся на три категории:

1) Анаболия (надставка) - меняются лишь конечные стадии развития. Встречаются наиболее часто. На­пример, так растет перо птицы: путем преобразова­ния почти сформированного зачатка роговой чешуи рептилий.

2) Девиация (отклонение) - в онтогенезе происходит перестройка зачатков органов на средних стадиях развития. Встречаются реже. Например, путем деви­ации возникли сложные коренные зубы у млекопи­тающих.

3) Архаллаксис - редкая перестройка пути индивиду­ального развития с самого начала. Например, у предков змей было 30—35 позвонков, а у зароды­шей змей их закладывается до 500 и более.

Если изменения в зародышевом развитии оказываются благоприятными, то они сохраняются отбором (то же са­мое происходит и с мутациями, возникающими в постэм­бриональном периоде онтогенеза).

Таким образом, отбору подвергаются целые онтогенезы и только такие, которые выживают на всех стадиях развития, оставляя жизнеспособное потомство. Поэтому филогенез рассматривается теперь не как смена последо­вательного ряда взрослых форм, а как исторический ряд отобранных естественным отбором онтогенезов. Онтоге­нез повторяется в каждом новом поколении, поэтому:

«Филогенез — ряд последовательных онтогенезов, про­шедших испытание отбором». Это и есть современная ин­терпретация биогенетического закона.

3.Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции.

Сравнительная морфология - биологическая дисципли­на, изучающая закономерности строения и развития ор­ганов и их систем путем сопоставления организмов раз­ных систематических групп. У истоков сравнительной морфологии как науки стояли Ж. Кювье, Ж. Сент-Иллер и другие ученые.

К доказательствам эволюции этой груп­пы относятся:

1) наличие в современной флоре и фауне переходных форм, являющихся родоначальниками нескольких систематичес­ких групп и сочетающих в себе признаки этих групп организмов (зеле­ная эвглена, сидячая асцидия, латимерия, утко­нос, ехидна, ланцетник и др.). Переходные формы свидетельствуют о пре­емственности в эволю­ции и о том, что низшие дали начало высшим;

Латимерия

2) наличие в пределах класса, гомологич­ных органов

Гомологичные органы - органы, сходные друг с другом по общему плану строения, положению в теле и происхождению в процессе онтогенеза, выполняющие разную функцию. Гомологичные органы – результат дивергенции ( расхождение признаков)

Гомология связана с наличием у разных видов одинако­во действующих наследственных факторов (так называе­мых гомологичных генов), доставшихся от общего пред­ка. Например, скелет конечностей всех четвероногих вы­водится из основной пятипалой схемы, хотя сами конечности могут выполнять различные функции.

3)Наличие аналогичных органов

Аналогичные органы — это образования с одинаковыми функциями, но с различ­ным планом строения, онтогенезом и происхождением. Аналогичные органы – результат конвергенции (схождение признаков).

Например, копательные конечности у крота и медведки, почки млекопитающих и мальпигиевы сосуды насекомых и др.;

4) наличие рудиментов (от лат. rudimentum — за­чаток, первооснова) — сравнительно упрощен­ных, недоразвитых, по сравнению с гомологич­ными структурами пред­ков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволю­ционного развития. Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но полностью не раз­виваются. Они встречаются у всех особей данного вида. Например, малая берцовая кость у птиц, тазовый пояс у кита, глаза у роющих жи­вотных, аппендикс и «зубы мудрости» у человека и др.

5) наличие атавизмов (от лат. atavus — предок), признаков, появляющихся у отдельных особей дан­ного вида, которые суще­ствовали у отдаленных предков, но были утраче­ны в процессе эволюции. Например, изредка появ­ляющиеся у китов задние конечности, хвостатость и многососковость у человека и др. Атавизмы являются проявлением эволюционной памяти о предках. Причины их появления заключаются в том, что гены, от­ветственные за данный признак, сохраняются в эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется генами-репрессорами. Через много поколений в онтогенезе отдельных особей по отдельным причинам блокировка снимается и признак проявляется вновь.

Таким образом, данные сравнительной морфологии убедительно свидетельствуют об изменяемости органичес­кого мира.

4. Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (от греч. палео - древний; онтос - су­щество; логос - учение) - наука о животных и растениях прошлых геологических эпох, изучаемых по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Основатели пале­онтологии: Ж. Кювье, Ж.-Б. Ламарк, А. Броньяр. Термин «палеонтология» был предложен в 1822 г. А. Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии за­ложил В. О. Ковалевский.

Палеонтология решает следующие задачи:

• выявление ранних этапов эволюции жизни;

• выявление обособления стволов органического мира;

• выявление основных этапов развития органическо­го мира;

• выявление событий на рубежах основных подразде­лений истории Земли.

Методы палеонтологии:

• палеонтологический, заключающийся в расчленении осадочных толщ, определении их относительного возраста и установлении сходства между слоями разных регионов по сохранившимся в них ископа­емым остаткам;

• радиоактивный, основанный на изучении природ­ного распада радиоактивных элементов, содержа­щихся в горных породах; позволяет вычислить аб­солютный возраст горных пород и останков иско­паемых организмов.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

• Сведения об изменении органического мира во времени, об уровне организации живой природы в разные геологические эпохи.

Геологическая летопись подразделяется на до­кембрий или криптозой (время скрытой жизни) и фанеро­зой (время явной жизни). По крупным этапам в развитии органического мира Земли фанерозой подразделяется на эры, а эры на периоды. Цифры говорят о продолжитель­ности эр и периодов.

• Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах, которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. В этом плане интересны исследования В. О. Ковалевского истории развития ло­шадей. Современные однопалые животные произошли 60—70 млн. лет назад от мелких пятипалых всеядных предков размером с собаку. В ходе приспособления к жизни в степной равнинной местности с твердым грун­том пятипалая конечность превратилась в однопалую, утратив боковые пальцы. Этот пример предельного раз­вития признака В. О. Ковалевский назвал «принципом кульминирования». Одновременно с изменением стро­ения конечностей у предков современных лошадей уве­личивались размеры тела, изменялась форма черепа, усложнялось строение зубов, шло возникновение

пи­щеварительного тракта, свойственного травоядным. Филогенетические ряды убедительно показывают, что эволюция в целом носит приспособительный характер.

• Сведения об ископаемых переходных формах (определе­ние переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Примерами ископаемых переход­ных форм являются: древние кистеперые рыбы, семен­ные папоротники, псилофиты, зверозубый ящер, археопте­рикс и др. Существование пе­реходных форм между раз­личными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического раз­вития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным ре­зультатом эволюционного развития.

Таким образом, несмотря на неполноту, палеонтоло­гическая летопись предоставляет убедительные доказатель­ства эволюции.

Рыбы кистепёрые рыбы земноводные

Споровые папоротники семенные папоротники голосеменные

Земноводные стегоцефалы пресмыкающиеся

Одноклеточные вольвокс многоклеточные

Одноклеточные растения эвглена зелёная одноклеточные животные

5. Биогеографические доказательства эволюции.

Биогеография (от греч. био - жизнь, гео -земля, графо-пишу) - наука о закономерностях распрост­ранения по земному шару сообществ живых организ­мов и их компонентов — видов, родов и других таксо­нов. В состав биогеографии входят зоогеография и бота­ническая география. Основные разделы биогеографии стали оформляться в конце XVIII и в 1-й половине XIX веков, благодаря многочисленным экспедициям. У истоков биогеографии стояли А. Гумбольдт, А. Р. Уол­лес, Ф. Склетер, П. С. Паллас, И. Г. Борщов и др.

Со­временная биогеография включает в себя следующие разделы: ареалогическая, региональная, экологическая и историческая биогеография.

К данным биогеографии, являющимися доказательства­ми эволюции, относятся следующие:

• Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволю­ционного процесса. А. Р. Уоллес, один из выдающихся предшественников Ч. Дарвина, привел все сведения о распространении животных и растений в систему и выделил шесть зоогеог­рафических областей:

1) палеоарктическую (Европа, Се­верная Африка, Се­верная и Средняя Азия, Япония);

2) не­оарктическую (Се­верная Америка);

3) эфиопскую (Афри­ка к югу от Сахары);

4) индомалайскую (Южная Азия, Малайский архипелаг);

5) неотропическую (Южная и Центральная Америка);

6) австралийскую (Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Новая Каледония).

Сте­пень сходства и различия флор и фаун между разными биогеографическими областями неодинакова. Так, палеоарктическая и неоарктическая области, несмотря на отсутствие между ними сухопутной связи, обнаружи­вают значительное сходство флор и фаун. Животный и растительный мир неоарктической и неотропической областей, хотя между ними и имеется сухопутный Панамский перешеек, сильно отличаются друг от дру­га. Это можно объяснить тем, что некогда Евразия и Северная Америка входили в состав единого континента Евразии и их органичес­кий мир развивался совместно. Сухопутная связь меж­ду Северной и Южной Америкой, напротив, возникла относительно недавно, и их флоры и фауны долгое вре­мя развивались обособленно. Особняком стоит органический мир Австралии, которая обособилась от Южной Азии более 100 млн. лет назад, и лишь в лед­никовый период сюда через Зондский архипелаг пере­брались немногие плацентарные — мыши и собаки. Таким образом, чем теснее связь континентов, тем бо­лее родственные формы там обитают, чем древнее изо­ляция частей света друг от друга, тем больше различия между их населением.

• Особенности фауны и флоры островов также свидетель­ствуют в пользу эволюции. Органический мир матери­ковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно (Сахалин, Британия). Чем древнее остров и чем значительнее водная преграда, тем больше отличий в органическом мире этого острова и близлежащего материка (Мадагаскар). Органический мир вулканических и коралловых островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, спо­собных перемещаться по воздуху.

6. Задания для самоконтроля

Из перечисленных биологических объектов, записанных в левой колонке, подобрать соответствия к признакам, приведённым в правой колонке:

1. рука шимпанзе а) гомологи руки человека

2. передние ноги кошки б) аналоги руки шимпанзе

3. хобот слона в) гомологи губы и носа кошки

4. аппендикс г) гомологи лёгких кошки

5. крыло птицы д) аналоги лёгких кошки

6. крыло летучей мыши е) гомологи волос кошки

7. хвостатость у человека ж) аналоги волос кошки

8. крыло летучей мыши з) гомологи панциря речного рака

9. «пятак свиньи» и) рудиментарные органы

10. зубы мудрости у человека к) атавизмы

11. тазовый пояс у кита

12. ласт пингвина

13. клешня рака

14. клешня скорпиона

15. остаток третьего века

16. многососковость у человека

17. лёгкие лягушки

18. лёгкие голубя

19. жабры рака

20. жабры беззубки

21. малая берцовая кость у птиц

22. глаза у роющих животных

23. чешуйки на коже ящерицы

24. панцирь черепахи

25. перья на теле птицы

26.чешуйки на ногах курицы

27. мышцы, двигающие ушную раковину у человека

28. копчиковая кость у человека

29. иголки на теле ежа

30. волоски на теле бабочки

31. щупальца осьминога

32. волосы на теле тарантула

33. миндалины у человека

34. обильный волосяной покров у человека

35. иголки ехидны

36. мужские соски

37. ласт кита

38. передние ноги лошади

39. щупальца гидры

40. верхняя губа и нос лошади