Основные закономерности биологической эволюции

Основные закономерности биологической эволюции

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.

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 – 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 – 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.

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.

Скачано с www.znanio.ru