Какие факты лежат в основе изучения макроэволюции. Движущие силы макроэволюции

Макроэволюция органического мира -- это процесс формирования крупных систематических единиц: из видов -- новых родов, из родов -- новых семейств и т. д. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Так же, как и микроэволюция, макроэволюция имеет дивергентный характер.

Сравнительно-анатомические доказательства

Все животные имеют единый план строения, что указывает на единство происхождения. В частности, об общих предках рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих говорит строение гомологичных органов (например, пятипалой конечности, в основе которой лежит скелет плавников кистепёрых рыб). О единых предках свидетельствуют и атавизмы -- органы предков, развивающиеся иногда у современных существ. Например, к атавизмам у человека относится возникновение многососковости, хвоста, сплошного волосяного покрова и т. п. Ещё одно доказательство эволюции -- наличие рудиментов -- органов, утративших своё значение и находящихся на стадии исчезновения. У человека -- это остатки третьего века, аппендикс, утрачиваемый волосяной покров и т. п.

Эмбриологические доказательства

У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жабр, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходства К. Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается, и начинают преобладать черты, свойственные таксонам более низкого порядка, к которым они принадлежат. Таким образом, все хордовые животные произошли от единых предков.

макроэволюция естественный отбор филогенез

Другой пример эмбриологических доказательств макроэволюции -- происхождение из одних и тех же структур зародыша квадратной и суставной костей в челюстях у рептилий и молоточка и наковальни в среднем ухе у млекопитающих. Палеонтологические данные также подтверждают происхождение частей уха млекопитающих из костей челюсти рептилий.

Палеонтологические доказательства

К таким доказательствам относятся нахождение остатков вымерших переходных форм, позволяющих проследить путь от одной группы живых существ к другой. Например, обнаружение трёхпалого и пятипалого предполагаемых предков современной лошади, имеющей один палец, доказывает, что у предков лошади было пять пальцев на каждой конечности. Обнаружение ископаемых останков археоптерикса позволило сделать вывод о существовании переходных форм между пресмыкающимися и птицами. Нахождение остатков вымерших семенных папоротников позволяет решить вопрос об эволюции современных голосеменных и т. п. На основании палеонтологических находок были выстроены филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции.

Биохимические доказательства

Единообразие химического состава живых организмов (и их предковых форм), наличие элементов органогенов, микроэлементов.

Единообразие генетического кода у всех живых организмов (ДНК, РНК).

Сходство химизма процессов пластического и энергетического обмена. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.

Ферментативный характер биохимических процессов.

Биогеографические доказательства

Распространение животных и растений по поверхности Земли отражает процесс эволюции. Уоллес разделил поверхность земли на 6 зоогеографических зон: 1. Палеоарктическая зона (Европа, Северная и Средняя Азия, Северная Африка) 2. Неоарктическая (Северная Америка) 3. Эфиопская (Центральная и Южная Африка) 4. Австралийская (Австралия, Тасмания, Новая Зеландия) 5. Индомалайская (Индия,) 6. Неотропическая (Южная и Центральная Америка) Чем теснее связь континентов, тем больше родственных видов на них обитает, чем древнее изоляция, тем больше различий между животными и растениями.

1 Доказательства единства происхождения органического мира

2 Эмбриологические доказательства эволюции

3 Морфологические доказательства эволюции

4 Палеонтологические доказательства эволюции

5 Биогеографические доказательства эволюции

1. Макроэволюция - это эволюция на уровнях выше видового (об­разование новых родов, семейств и т.д.), осуществляется путем микроэволюции. Макроэволюция происходит в сроки, которые исчисляются десятками - сотнями тысяч и даже миллионами лет, и по этой причине недоступна для непосредственного изучения. Однако, согласно современной синтетической теории эволюции, у макроэволюции не существует закономерностей, отличных от закономерностей микроэволюции. Макроэволюция, как и микро­эволюция, также осуществляется на основе принципа дивергент­ное.

Несмотря на невозможность непосредственного исследования макроэволюционных процессов, наука располагает множеством фактов, что эти процессы реальны и существуют в природе.

2. Данные эмбриологии. Эмбриология - наука о зародышевом раз­витии. Исследования, проведенные эмбриологами, показали общ­ность происхождения всех многоклеточных животных, поскольку все они развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Все яйцеклетки в своем развитии последовательно проходят опреде­ленные стадии (бластулы и гаструлы). Например, все позвоночные животные в процессе эмбрионального (зародышевого) развития проходят стадию закладки жаберных щелей, хотя во взрослом со­стоянии у наземных позвоночных они отсутствуют. У бескрылых птиц (например, киви) закладываются крылья, у усатых китов на определенных стадиях раннего онтогенеза - зубы, но в дальней­шем они не развиваются.

Самые ранние стадии развития зародышей позвоночных удиви­тельно схожи между собой. В дальнейшем это сходство постепенно утрачивается, все ярче начинают проявляться сначала признаки класса, затем отряда, семейства, рода и, наконец, вида позвоноч­ного животного (рис. 3.21). Таким образом, в процессе индивиду­ального развития (онтогенеза) каждый вид повторяет свое исто­рическое развитие (филогенез). Выявленная закономерность была сформулирована немецкими биологами Ф. Мюллером (1821 -1897) и Э.Геккелем (1834-1919) как биогенетический закон, сущность которого заключается в том, что онтогенез есть краткое повторе­ние филогенеза. Естественно, что онтогенез не повторяет абсо­лютно все этапы филогенеза (некоторые стадии в онтогенезе не отражены). По строению эмбрионов современных форм можно судить о строении эмбрионов (а не взрослых) предков.

Генетические и цитологические данные. Осуществление генети­ческого кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот происходит по единому для всего живого на Земле механизму. Кле­точное строение характерно для подавляющего большинства орга­низмов. Принципы деления клеток одинаковы у всех эукариот. Это неоспоримо свидетельствует о едином плане строения и общности происхождения всех организмов. Вероятность того, что принципи­ально сходная ультраструктура клеток и тончайшие механизмы их функционирования возникли случайно, практически отсутствует и даже теоретически является фантастичной.

3. Данные сравнительной анатомии и внешней морфологии. Не только палеонтологические данные свидетельствуют о наличии переходных форм. В настоящее время также существуют формы, занимаю­щие как бы «промежуточное» положение между категориями вы­сокого систематического ранга. Например, яйцекладущие млеко­питающие (утконосы, ехидны) по особенностям своей организа­ции являются промежуточным звеном между рептилиями и мле­копитающими.

В строении передних конечностей наземных позвоночных (ам­фибии, рептилии, птицы и млекопитающие), несмотря на то что все они выполняют самые различные функции, обращает на себя внимание определенное сходство, обусловленное общностью их происхождения. Явление соответствия органов у организмов раз­ных видов, обусловленное их филогенетическим родством, назы­вают гомологией. А такие органы называют гомологичными органами (рис. 3.16). Наличие гомологичных органов у организмов тех или иных групп позволяет проследить степень их родства, определить их филогенетические связи. Но далеко не всякое внешнее сходство в строении органов свидетельствует о родстве организмов. Крыло птицы и крыло бабочки, несмотря на сходство выполняемых функ­ций, а также на некоторое внешнее сходство, по-разному устрое­ны и являются результатом схождения признаков (конвергенции), а не общности происхождения. Такие органы называют аналогич­ными органами. А явление морфологического сходства органов у организмов различных систематических групп, обусловленное сход­ством выполняемых ими функций, носит название аналогии. При­меров конвергенции в мире животных много (рис. 3.17-3.19). Колючки некоторых видов растений - аналогичные органы, по­скольку их происхождение различно: например колючки боярыш­ника - видоизмененные побеги, колючки кактуса, барбариса - видоизмененные листья.

Доказательствами эволюции являются также рудименты и ата­визмы. В организме встречаются недоразвитые органы или их час- ти, не функционирующие у взрослых форм. Это рудименты, или рудиментарные органы (рис. 3.20). По наличию рудиментов можно судить об общности происхождения. Рудименты таза и задних ко­нечностей удавов свидетельствуют о давнем отделении змей от ящериц, а рудименты таза кита -- о происхождении от наземных предков, рудименты глаз у слепых пещерных рыб - о том, что эти формы когда-то жили в условиях нормальной освещенности и т.д. Рудименты человека - хвостовые позвонки, ушные мышцы, ап­пендикс и др. В отличие от рудиментов, которые характерны для всех особей рассматриваемого вида, атавизмы встречаются, как исключение, только у отдельных особей. Атавизмы - это призна­ки, существовавшие у далеких предков и проявившиеся у отдель­ных особей вида. К атавистическим структурам следует отнести по­явление трехпалости у современных лошадей, развитие хвоста и волосяного покрова на всем теле у человека и т.д. По атавизмам можно судить, как был устроен тот или иной орган у предковой формы.

4. Палеонтологические данные. Палеонтология как наука оформи­лась благодаря исследованиям Ж. Кювье (позвоночные), Ж.Б.Ла-марка (беспозвоночные) и А.Броньяра (растения). Термин «пале­онтология» был предложен французский зоологом Анри Бленви-лем (1777 - 1850) в 1822 г. С помощью палеонтологических мето­дов изучаются ранние этапы развития жизни на Земле, выясняют­ся магистральные пути развития органического мира. Результаты палеонтологических исследований используются для доказатель­ства эволюции животного и растительного мира. Палеонтологи­ческие данные и сравнение вымерших форм с современными фор­мами убедительно свидетельствуют о том, что животные и расте­ния постоянно изменялись во времени. Палеонтологам удалось до­казать, что одни виды путем длительной эволюции происходят от других исходных форм, и показать это как филогенетические ряды (ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе исторического развития).

Филогенетические ряды. По целому ряду групп животных (неко­торые копытные, слоны, хищные, моллюски и пр.) палеонтоло­гам удалось воссоздать непрерывные ряды форм (от древнейших до современных), отражающие эволюцию рассматриваемых кате­горий. Отечественный зоолог В.О.Ковалевский (1842-1883) раз­работал филогенетический ряд лошадей (рис. 3.13, 3.14): фенако­дус (пятипалая конечность) - эогиппус (четырехпалая конеч­ность) - миогиппус (трехпалая конечность) - парагиппус (трех­палая конечность) - плиогиппус (однопалая конечность) - со­временная лошадь (однопалая конечность). Число пальцев на ко­нечностях уменьшалось в связи с переходом к быстрому и дли­тельному бегу. Одновременно с редукцией числа пальцев увели- чивались абсолютные размеры животных (от размера лисицы до современной лошади), осуществился переход от всеядности к ис­ключительной травоядности, изменилось строение зубной систе­мы и др. На все это ушло до 60 - 70 млн лет. Филогенетические ряды могут рассматриваться как прямые доказательства эволюции. Переходные формы. Наличие филогенетических рядов не могло служить объяснением для происхождения групп высокого систе­матического ранга. Противники эволюции жизни на Земле счита­ли возникновение таких групп результатами соответствующих «ак- тов творения». С этой точки зрения особый интерес представляют ископаемые переходные формы, сочетающие в себе одновременно как признаки древних, так и более эволюционно молодых групп, относящихся к таксономическим (систематическим) категориям высокого ранга.

В качестве переходных групп могут быть рассмотрены семен­ные папоротники (переходная форма между папоротникообраз­ными и голосеменными), ихтиостеги (переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными), которых шведский палеонтолог Ярвик образно назвал «четвероногими ры­бами» (рис. 3.15).

5. Биогеографические данные. Биогеография изучает закономерно­сти распространения и распределения растений и животных на земном шаре. Своеобразие флоры и фауны Австралии, Новой Зе­ландии, Южной Америки, Мадагаскара и океанических островов, сходство фауны Северо-Восточной Азии и Северной Америки, Ев­ропы и Британских островов, различие фауны Северной и Южной Америки, Африки, Мадагаскара и т.д. - все это свидетельствует о длительной эволюции растительного и животного мира планеты. Причины сходства и различия флоры и фауны различных геогра­фических регионов - результат не только исторического развития растительного и животного мира, но и прежде всего тех геологи­ческих процессов (дрейф материков, образование островов, появ­ление и исчезновение «сухопутных мостов» между материками, островами и материками и т.д.), которые происходили в это вре­мя! А. Уоллес, основываясь на имеющейся в его распоряжении ин-формациио расщюстранении животных, выделил 6 биогеографи­ческих областей: Палеарктику, Неоарктику, Эфиопскую, Индо-малайскую, Неотропическую, Австралийскую (рис. 3.22).

Сравнение растительного и животного мира различных геогра­фических областей позволяет разобраться в их отдаленном про­шлом, предоставляет богатый материал, доказывающий эволю­цию живых организмов. Сходство фауны и флоры Северной Аме­рики и северо-востока Евразии объясняется наличием в недале­ком прошлом узкого перешейка («сухопутного моста») между ма­териками. Такой же мост существовал между Европой и Британ­скими островами. С другой стороны, длительная (десятки милли­онов лет) изоляция Южной Америки (Неотропическая область) от Северной (Неоарктическая область) привела, несмотря на су­ществование в настоящее время Панамского перешейка, к значи­тельным различиям флоры и фауны континентов. Взаимопроник­новение видов животных (опоссумы, броненосцы, дикобразы при­шли из неотропической области в Северную Америку; олени, мед- веди, лисы и др. проникли в Неотропики с севера) не изменило характерного (своеобразного) облика фауны Южной и Северной Америки. Еще большим своеобразием отличается животный мир Австралии, которую по праву называют царством сумчатых! Авст­ралия обособилась от Южной Азии более 100 млн лет назад, когда еще не было плацентарных млекопитающих. Разнообразие сумча­тых - результат эволюции в условиях длительной географической изоляции.

Особый интерес с точки зрения изучения эволюции представ­ляют острова. Материковые острова (например, Британские ост­рова) имеют фауну и флору, близкую к материковой. Но длитель­ная изоляция острова ведет к ослаблению материковых связей и повышает своеобразие его фауны. Уникальность природы Мада­гаскара, ее отличие от природы Африканского континента сложи­лась в результате длительной географической изоляции острова, отделившегося от материка еще в мезозое. Поэтому на Мадагаска­ре нет слонов, жирафов, бегемотов, львов, гиен, леопардов, стра­усов, зебр, антилоп и прочих представителей фауны Эфиопской области. Высоким процентом эндемичных форм (форм, которые больше нигде не встречаются) характеризуются океанические ос­трова. В целом их видовой состав беден (ущербность фауны и фло­ры). Например, на таких островах отсутствуют наземные млекопи­тающие, амфибии, т.е. целые группы видов, не способные пре­одолевать значительные водные пространства. Для фауны и флоры океанических островов большое значение имеет явление случай­ного заноса животных (птицы, насекомые, рептилии, последние могут преодолевать водные преграды на стволах деревьев) и семян растений. На островах процесс эволюции в условиях их длитель­ной географической изоляции, в отсутствие генетических связей с материнскими популяциями, формируется эндемичная флора и фауна. Так, на Галапагосских островах эндемизм среди птиц до­стигает почти 80 % (82 вида из 108). А знаменитые галапагосские, или дарвиновы, вьюрки (14 видов) стали первым примером влия­ния изоляции на видообразование|_Ч. Дарвин обратил пристальное внимание на строение клювов у различных видов вьюрков и, про­ведя исследования, пришел к заключению, что формы клювов сформировались в зависимости от состава поедаемых кормов и спо­собов их добывания. (Исследования ученых последующих поколе­ний (Д.Лэк, Э. Майр) показали, что все дарвиновы вьюрки про­изошли от одного общего материкового предка и случилось все это в результате процесса адаптивной радиации, т. е. в результате расхождения (дивергенции) форм от исходной предковой в ходе приспособительной эволюцииЛЭффект адаптивной радиации так­же наглядно демонстрируется на гавайских цветочницах - энде­мичной группе птиц, обитающей на Гавайских островах. Известно около 40 видов этих птиц, включая вымершие формы.

Лекция. Макроэволюция. Главные направления эволюции .

1. Ароморфоз

2. Идиоадаптация.

3. Общая дегенерация

4. Прогресс и регресс эволюции

1.Под аромор­фозом , или морфофизиологическим прогрессом, понимается дос­тижение биологического прогресса путем повышения общего уров­ня организации живых организмов. Примерами главнейших аро-морфозов служат: переход к многоклеточное™; эволюционные пре­образования основных систем органов у позвоночных (кровенос­ной, нервной, дыхательной и других систем); приобретение выс­шими позвоночными механизмов физической и химической тер­морегуляции. Однако не всегда корректно противопоставлять вы­сокую организацию низкой (об этом писал еще Ч.Дарвин): напри­мер, пойкилотермные организмы (те же насекомые, моллюски) и без повышения соответствующей организации находятся на вер­шине биологического прогресса. То же можно сказать и об одно­клеточных организмах. Ароморфоз в мире растений - это переход от спор к размножению семенами, переход от голосеменных к по­крытосеменным.

2.Идиоадаптации представляют собой частные приспособления видов, не связанные с изменениями уровня их биологической орга­низации и позволяющие им приспособиться к конкретным усло­виям среды. Например, в пределах класса млекопитающих без вся­кого изменения уровня организации сформировались различные по образу жизни группы животных: воздушные (рукокрылые), вод­ные (китообразные), роющие (кроты, цокоры, слепыши и др.), лазающие (обезьяны, ленивцы и др.), бегающие (копытные и др.) и т.д. (рис. 3.24, 3.25). Для всех этих групп млекопитающих харак­терны гомойотермность (относительная независимость температу­ры тела от окружающей среды), живорождение, выкармливание детенышей молоком, т.е. черты, общие для всего класса. Примеры покровительственной окраски и формы, отмечающиеся у самых раз­личных животных, также должны быть отнесены к частным при­способлениям, или идиоадаптациям. К идиоадаптациям относятся конкретные приспособления к условиям существования у дарвиновых вьюрков.

У растений примерами идиоадаптаций являются многообраз­ные приспособления цветка к опылению ветром, насекомыми, птицами, приспособления к распространению плодов и семян (с помощью ветра, воды, животных).

Асцидии, ведущие во взрослом состоянии сидячий образ жиз­ни, утратили хорду, органы передвижения; их органы чувств и нервная система в ходе метаморфоза дегенерировали. И лишь по личиночной стадии, имеющей хорду, удалось установить принад­лежность асцидий к типу хордовых.

Для пещерных обитателей (пещерные рыбы, хвостатые земно­водные - протеи) характерны редукция или даже полная утрата органов зрения, снижение или отсутствие пигментации.

Генетической основой упрощения уровня, организации счита­ют мутации. Так, известны мутации, вызывающие рудиментарность органов (например, недоразвитие крыльев у насекомых) или снижающие степень пигментации покровов (например, возник­новение альбинизма у млекопитающих). При благоприятных усло­виях такие мутации могут прогрессивно распространяться в попу­ляциях.

Соотношение путей эволюции. Из всех рассмотренных путей до­стижения биологического прогресса наиболее редки ароморфозы, поднимающие ту или иную систематическую группу на качествен­но новый, более высокий уровень развития. Ароморфозы опреде­ляют переломные пункты, новые этапы развития жизни на Земле, открывают для групп, подвергшихся соответствующим морфо-физиологическим преобразованиям, новые возможности в освое­нии внешней среды. Иногда это совершенно новая среда (напри­мер, выход позвоночных на сушу). В дальнейшем эволюция группы идет по пути идиоадаптаций.

4. Прогресс и регресс в эволюции. Органический мир Земли разви­вался от простого к сложному, от низших форм к высшим, что является прогрессивным развитием. Но это не единственное из возможных направлений эволюции. Крупный отечественный био­лог-эволюционист А. Н.Северцов (1866-1936) разработал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса (рис. 3.23).

Биологический прогресс - это победа вида (или иной системати­ческой единицы) в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса - стабильное увеличение численности и расширение занимаемого ареала. Расширение ареала вида при­водит, как правило, к образованию новых популяций. По опреде­лению, примерами биологического прогресса служат представи­тели типов простейших, моллюсков, членистоногих (различные виды и даже целые отряды насекомых - двукрылые, жесткокры­лые и др.), хордовых (отдельные группы рыб, птиц - например, воробьинообразные, млекопитающих - например, грызуны и др.). Ошибочно полагать, что в состоянии биологического прогресса находятся только классы птиц и млекопитающих. Следует помнить, что далеко не все группы птиц и млекопитающих иллюстрируют собой биологический прогресс. Он достигается различными путя­ми, которые не всегда связаны лишь с повышенным уровнем орга­низации систематических групп.

Биологический регресс характеризуется альтернативными призна­ками: снижением численности, сокращением ареала, снижением внутривидовой дифференциации (например, снижением популя-

ционного разнообразия). В конечном счете биологический регресс может привести к вымиранию вида. В типе хордовых приме­рами естественного биологического регрес­са служат: двоякодышащие и кистеперые рыбы (кл. Костные рыбы); гаттерия, кро­кодилы, слоновые черепахи (кл. Рептилии); киви, некоторые виды журавлей (напри­мер, американский журавль), аистов (кл. Птицы); яйцекладущие, неполнозубые, хо­ботные (кл. Млекопитающие). Основной причиной биологического регресса явля­ется отставание в эволюции группы от ско­рости изменений окружающей среды.

Ускоренная трансформация окружаю­щей природной среды вследствие антро-Алексей Николаевич погенного фактора, прямое преследование Северцов и истребление переводят целый ряд видов и групп животных в состояние биологического регресса и даже ставят некоторые из них на грань вымирания: хищные птицы (ка­лифорнийский и андский кондоры, филиппинский орел и др.), большинство видов журавлей (стерх, черный журавль и др.), аф­риканские страусы, казуары, эму, нанду, гавайские цветочницы, попугаи (72 вида), китоглав (отр. Листообразные), крупные кито­образные (синий кит, финвал и др.), слоны, носороги, львы, тиг­ры, гепарды, снежный барс, некоторые виды медведей, челове­кообразные обезьяны и многие другие.

, изменчивость , естественный отбор и репродуктивная изоляция . Так же, как и микроэволюция , макроэволюция имеет дивергентный характер. Понятие макроэволюции интерпретировалось многократно, но окончательного и однозначного понимания не достигнуто. Согласно одной из версий, макроэволюция - изменения системного характера, соответственно, огромных промежутков времени они не требуют.

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Процессы макроэволюции требуют огромных промежутков времени, и непосредственно изучать её в большинстве случаев не представляется возможным. Одно из исключений - наблюдаемое ускоренное формирование новых надвидовых таксонов моллюсков в условиях гибели Аральского моря .

  Одним из методов изучения макроэволюции является компьютерное моделирование. Так, с конца 1980-х макроэволюция изучается с помощью программы MACROPHYLON .

  Доказательства макроэволюции

  Сравнительно-анатомические доказательства

  Все животные имеют единый план строения, что указывает на единство происхождения. В частности, об общих предках рыб , земноводных , рептилий , птиц и млекопитающих говорит строение гомологичных органов (например, пятипалой конечности, в основе которой лежит скелет плавников кистепёрых рыб). О единых предках свидетельствуют и атавизмы - органы предков, развивающиеся иногда у современных существ. Например, к атавизмам у человека относится возникновение многососковости, хвоста, сплошного волосяного покрова и т. п. Ещё одно доказательство эволюции - наличие рудиментов - органов, утративших своё значение и находящихся на стадии исчезновения. У человека - это остатки третьего века, аппендикс, утрачиваемый волосяной покров и т. п.

  Эмбриологические доказательства

  У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жабр, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходства К. Бэра). Однако по мере развития, сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается, и начинают преобладать черты, свойственные таксонам более низкого порядка, к которым они принадлежат. Таким образом, все хордовые животные произошли от единых предков.

  Другой пример эмбриологических доказательств макроэволюции - происхождение из одних и тех же структур зародыша квадратной и суставной костей в челюстях у рептилий и молоточка и наковальни в среднем ухе у млекопитающих. Палеонтологические данные также подтверждают происхождение частей уха млекопитающих из костей челюсти рептилий.

  Палеонтологические доказательства

  К таким доказательствам относятся нахождение остатков вымерших переходных форм, позволяющих проследить путь от одной группы живых существ к другой. Например, обнаружение трёхпалого и пятипалого предполагаемых предков современной лошади, имеющей один палец, доказывает, что у предков лошади было пять пальцев на каждой конечности. Обнаружение ископаемых останков археоптерикса позволило сделать вывод о существовании переходных форм между пресмыкающимися и птицами. Нахождение остатков вымерших семенных папоротников позволяет решить вопрос об эволюции современных голосеменных и т. п. На основании палеонтологических находок были выстроены филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции.

  Биохимические доказательства

  1. Единообразие химического состава живых организмов (и их предковых форм), наличие элементов органогенов, микроэлементов.
  2. Единообразие генетического кода у всех живых организмов (ДНК, РНК).
  3. Сходство химизма процессов пластического и энергетического обмена. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.
  4. Ферментативный характер биохимических процессов.

  Биогеографические доказательства

  Распространение животных и растений по поверхности Земли отражает процесс эволюции. Уоллес разделил поверхность земли на 6 зоогеографических зон: 1. Палеоарктическая зона (Европа, Северная и Средняя Азия, Северная Африка) 2. Неоарктическая (Северная Америка) 3. Эфиопская (Центральная и Южная Африка) 4. Австралийская (Австралия, Тасмания, Новая Зеландия) 5. Индомалайская (Индия,) 6. Неотропическая (Южная и Центральная Америка) Чем теснее связь континентов, тем больше родственных видов на них обитает, чем древнее изоляция, тем больше различий между животными и растениями.

  Подготовила:Малофеева Т.Н. учитель биологии высшей категории ГУ "Пешковская СШ"

  Слайд 2

  • Макроэволюция - эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции.
  • Согласно СТЭ, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюционных.
  • Естественный направляющий фактор эволюции- естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций.

• Слайд 3

  Доказательства единства происхождения органического мира.

  1. Близкий элементарный химический состав;

  2. Белки и нуклеиновые кислоты, построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов, играют особо важную роль в жизненных процессах всех организмов;

  3. Сходство обнаруживается как в строении, так и функционировании биологических молекул;

  4. Едины для всего живого принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот;

  5. АТФ-молекулы - аккумуляторы энергии, для большинства организмов;

  6. Одинаковы механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки;

  7. Митоз и мейоз осуществляется одинаково у всех эукариот;

  8. Клетка - элементарная единица живого, её строение и функционирование очень сходно.

  Слайд 4
  

  Основные доказательства эволюции

  • Палеонтологические
  • Морфологические
  • Биогеографические
  • Эмбриологические
  • Молекулярно-генетические
  • Биохимические

• Слайд 5

  Палеонтология– это наука об ископаемых остатках животных и растений.

  • Кости ископаемого мезозавра.
  • Окаменевшая кладка яиц динозавров.

• Слайд 6
  

  Паук в янтаре.

  Слайд 7

  Процесс образования ископаемых остатков.

• Слайд 8

  • Ископаемые переходные формы
  • Палеонтологические доказательства
  • Палеонтологические ряды

• Слайд 9
  

  Ихтиостега – ископаемая форма, которая позволяет связать рыб с наземными позвоночными.

  Ископаемые переходные формы

  Слайд 10

  Археоптерикс (первоптица)

  Признаки рептилий:

  • длинный хвост с несросшимися позвонками
  • брюшные ребра
  • развитые зубы

  Признаки птиц:

  • тело покрыто перьями
  • передние конечности превращены в крылья

  Ископаемые переходные формы

  Слайд 11

  Зверозубый ящер

  Ископаемые переходные формы

  Слайд 12
  

  Палеонтологические ряды – это ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза

  Слайд 13

  Владимир Онуфриевич Ковалевский(1842-1883).

  • Выдающиеся достижения в накоплении прямых доказательств эволюции принадлежит отечественным ученым, прежде всего В.О. Ковалевскому.
  • Работы В.О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других.
  • Исследуя историю развития лошадей, В.О.Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

• Слайд 14
  

  Эволюционное древо семейства лошадиных:1 – Эогиппус; 2 – Миогиппус; 3 – Меригиппус; 4 – Плиогиппус; 5 – Эквус (современная лошадь)

  Филогенетический ряд лошадей

  Слайд 15

  • Увеличение размера (от 0,4 до 1,5 м)
  • Удлинение ног и стопы
  • Редукция боковых пальцев
  • Удлинение и утолщение среднего пальца
  • Увеличение ширины резцов
  • Замещение ложнокоренных зубов коренными
  • Удлинение зубов
  • Увеличение высоты коронки коренных зубов

• Слайд 16

  • Какая наука лежит в основе палеонтологических доказательств?
  • Какие организмы являются переходными формами? Что они доказывают? Приведите примеры переходных форм.
  • Дайте определение филогенетическим рядам. Назовите ученного, обнаружившего последовательные ряды ископаемых форм. Расскажите об истории развития лошадей.
  • Сделайте вывод о роли палеонтологических материалов в доказательстве эволюции.

• Слайд 17

  • Рудименты

  Морфологические доказательства

  • Атавизмы
  • Гомология органов

• Слайд 18

  • В основе морфологических доказательств лежат данные науки сравнительной анатомии.
  • Сравнительная анатомия – наука, изучающая и сравнивающая внутреннее и внешнее строение живых организмов.

• Слайд 19
  

  Гомологичные органы – это органы, имеющие сходный план строения, выполняющие как сходные, так и различные функции и развивающиеся из сходных зачатков.

  Слайд 20
  

  Кости конечностей позвоночных похожи друг на друга, несмотря на всё различие в

  жизнедеятельности животных.

  Слайд 21

  Гомология органов

  Гомология слуховых косточек позвоночных

  1 – череп костной рыбы; 2 – череп пресмыкающегося; 3 – череп млекопитающего. Красным цветом обозначена наковальня, синим –молоточек, зеленым – стремечко

  Изучение анатомии черепа в ряду позвоночных позволило установить гомологию костей черепа у рыб и слуховых косточек у млекопитающих.

  Слайд 22
  

  Органы или их части, сходные по строению, разные по происхождению, но выполняющие одинаковые функции, называются аналогичными.

  Слайд 23
  

  Рудиментарные органы – это органы, утратившие в филогенезе свое значение и функцию и остающиеся у организмов в виде недоразвитых образований

  Рудименты

  Слайд 24

  Рудиментарные органы у человека

• Слайд 25

  • Рудименты
  • Третье веко
  • Дарвинов бугорок

• Слайд 26

  • Бугорок ушной раковины (дарвинов бугорок), встречающийся у 10 % людей.
  • Справа - гомологичная острая верхушка уха у макаки.

  Рудименты

  Слайд 27

  Рудименты у кита и питона

  • Рудиментарные косточки у китообразных на месте тазового пояса указывают на происхождение китов и дельфинов от типичных четвероногих
  • Рудиментарные задние конечности питона свидетельствуют о его происхождении от организмов с развитыми конечностями.

• Слайд 28
  

  Атавистический орган – это орган (или структура), показывающий «возврат к предкам», в норме не встречающийся у современных форм.

  Атавизмы

  Слайд 29
  

  Атавизмы

  Рудименты встречаются у всех особей популяции, атавизмы – у отдельных индивидов.

  Слайд 30

  • Какая наука лежит в основе морфологических доказательств?
  • Какие органы называются гомологичными (примеры), аналогичными (примеры), рудиментарными (примеры), атавизмами (примеры)?
  • Сделайте вывод о роли сравнительно-анатомических данных в доказательстве эволюции.

• Слайд 31

  • Реликты
  • Биогеографические доказательства
  • Сравнение флоры и фауны

• Слайд 32
  

  Австралия на протяжении более 120 млн. лет не соединялась с другими материками. В этот период происходило формирование особой фауны, развивались сумчатые и клоачные млекопитающие.

  Сравнение флоры и фауны

  Различия или сходства состава флоры и фауны могут быть связаны со временем геологического разделения материков.

  Слайд 33

  • Коала
  • Кенгуру
  • Ехидна
  • Утконос
  • Кускус

• Слайд 34

  Игуана

  Следы геологического единства Южной Америки, Африки, острова Мадагаскар сохраняются в современной фауне. Например, ящерицы-игуаны Мадагаскара и Южной Америки.

  Слайд 35
  

  Лемуры - эндемики Мадагаскара

  Слайд 36

  Реликты

  Реликтовые формы – это ныне живущие виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп прошлых эпох. Реликтовые формы свидетельствуют о флоре и фауне далекого прошлого Земли.

  Слайд 37

  Гинкго двулопастный

  Гинкго двулопастный – реликтовое растение. В настоящее время распространено в Китае и Японии только как декоративное растение. Облик гинкго позволяет представить древесные формы, вымершие в юрском периоде.

  Слайд 38

  Гаттерия

  Гаттерия – рептилия, обитающая в Новой Зеландии. Этот вид является единственным ныне живущим представителем подкласса Первоящеров в классе Рептилий.

  Слайд 39

  Латимерия

  Латимерия (целокант) – кистеперая рыба, обитающая в глубоководных участках у берегов Восточной Африки. Единственный представитель отряда Кистеперых рыб, наиболее близкий к наземным позвоночным.

  Слайд 40

  • В отличие от Африки на острове Мадагаскар отсутствуют ядовитые змеи. Но много питонов и не ядовитых змей.
  • Объясните этот факт с точки зрения истории живого мира?
  • Как доказательством эволюции будет являться этот факт?

• Слайд 41
  

  Дарвин опубликовал «Происхождение видов» почти за 100 лет до расшифровки структуры ДНК. Новые знания, полученные с тех пор, могли бы однозначно опровергнуть эволюционное учение, если бы оно было ложно. Вместо этого, анализ ДНК даёт доказательства теории эволюции. Сам факт наличия наследственной изменчивости необходим для эволюции, и если бы оказалось, что ДНК устойчива к изменениям, это означало бы конец теории. Но ДНК постоянно мутирует, причём эти мутации соответствуют различиям между геномами разных видов. Например, основные отличия генома человека от генома шимпанзе включают 35 млн замен отдельных нуклеотидов, 5 млн делеций (удалений) и инсерций (вставок), слияние двух хромосом и девять хромосомных инверсий. Все эти мутации наблюдаются и сегодня, в противном случае версию об эволюционном происхождении от общего предка пришлось бы пересматривать, то есть это ещё один пример фальсифицируемости теории эволюции. http://ru.wikipedia.org/wiki/Доказательства_эволюции

  Молекулярно-генетические доказательства

  Слайд 42
  

  Носителем наследственной информации во всех клетках являются молекулы ДНК, у всех известных организмов в основе размножения - репликация этой молекулы. В ДНК всех организмов используются 4 нуклеотида (аденин, гуанин, тимин, цитозин), хотя в природе встречаются не менее 102 различных нуклеотидов.

  Если не учитывать эволюционное происхождение всех организмов от общего предка, то ничто не мешает каждому виду иметь собственный генетический код. Такое положение вещей было бы крайне выгодным, так как при этом исключалось бы преодоление вирусами межвидовых барьеров. Тем не менее, ничего подобного не наблюдается, и теория эволюции исключает такую возможность: изменения генетического кода приводят к изменению большинства белков организма, такая мутация практически всегда оказывается летальной, поэтому код не мог значительно измениться со времён последнего общего предка, что гарантирует его универсальность.

  Биохимическое единство жизни

  Слайд 43
  

  У всех представителей семейства гоминид по 24 хромосомы, за исключением людей, у которых лишь 23 хромосомы. Человеческая 2-я хромосома, согласно широко признанной точке зрения, является результатом слияния двух хромосом предков.

  Доказательства слияния основываются на следующих фактах:

  Хромосома человека соответствует двум хромосомам обезьян. Ближайший человеческий родственник, бонобо, имеет практически идентичные находящимся во 2-й хромосоме человека последовательности ДНК, но они расположены на двух отдельных хромосомах. То же самое верно и для более дальних родственников: гориллы и орангутана.

  На хромосоме человека имеются рудиментарные центромеры. Обычно хромосома имеет только одну центромеру, но на длинном плече 2-й хромосомы наблюдаются остатки второй.

  Кроме того, на хромосоме человека имеются рудиментарные теломеры. Обычно теломеры находятся только на концах хромосомы, но последовательности нуклеотидов, характерные для теломер, наблюдаются ещё и в середине 2-й хромосомы.

  2-я хромосома, таким образом, представляет собой убедительное доказательство эволюционного происхождения людей и других обезьян от общего предка.

  2-я хромосома

  Слайд 44

  Генетические доказательства

  Эти доказательства позволяют уточнить филогенетичекую близость разных групп животных и растений. Используются цитогенетические методы, методы ДНК, гибридизации.

  Пример. Изучение повторных инверсий в хромосомах разных популяций у одного или близких видов позволяет установить возникновение этих инверсий и восстановить филогенез таких групп.

• Слайд 45

  • Медленно изменяются, то есть являются консервативными уникальные гены, кодирующие жизненно важные белки (глобин, цитохром – дыхательный фермент и др.).
  • Некоторые белки вируса гриппа эволюционируют в сотни раз быстрее, чем гемоглобин или цитохром. Благодаря этому к вирусу гриппа не формируется прочный иммунитет.
  • Сравнение аминокислотной последовательности в белках рибосом, последовательности нуклеотидов рибосомных РНК у разных организмов подтверждает классификацию основных групп организмов.

1. Какие факты могут свидетельствовать о связи между вымершими и современными растениями и животными?

Ответ. Согласно синтетической теории эволюции, протекающий в природе эволюционный процесс разделяется на два этапа: микроэволюцию и макроэволюцию.

Макроэволюция включает процессы, приводящие к появлению систематических единиц крупнее вида. Изучая макроэволюцию, современное естествознание накопило ряд научных фактов, доказывающих эволюцию органического мира. Доказательством эволюции может считаться любой научный факт, который доказывает хотя бы одно из следующих положений.

Единство происхождения жизни (наличие общих признаков у всех живых организмов).

Родственные связи между современными и вымершими организмами или между организмами в крупной систематической группе (наличие общих признаков у современных и вымерших организмов или у всех организмов в систематической группе).

Действие движущих сил эволюции (факты, подтверждающие действие естественного отбора).

Доказательства эволюции, добытые и накопленные в рамках определенной науки, составляют одну группу доказательств и называются по названию данной науки.

Палеонтология - наука об ископаемых остатках вымерших организмов. Основателем эволюционной палеонтологии считается русский ученый В. О. Ковалевский. К доказательствам эволюции можно отнести ископаемые переходные формы и филогенетические ряды современных видов.

Ископаемые переходные формы - это вымершие организмы, сочетающие в себе признаки более древних и эволюционно более молодых групп. Они позволяют выявить родственные связи, доказывающие историческое развитие жизни. Такие формы установлены как среди животных, так и среди растений. Переходной формой от кистеперых рыб к древним земноводным - стегоцефалам - является ихтиостега. Эволюционную связь между пресмыкающимися и птицами позволяет установить первоптица (археоптерикс). Связующим звеном между пресмыкающимися и млекопитающими является звероящер из группы терапсид. Среди растений переходной формой от водорослей к высшим споровым являются псилофиты (первые наземные растения). Происхождение голосеменных от папоротниковидных доказывают семенные папоротники, а покрытосеменных от голосеменных - саговниковые.

Филогенетические (от греч. phylon - род, племя, genesis - происхождение) ряды - последовательности ископаемых форм, отражающие историческое развитие современных видов (филогенез). В настоящее время такие ряды известны не только для позвоночных, но и для некоторых групп беспозвоночных животных. Русский палеонтолог В. О. Ковалевский восстановил филогенетический ряд современной лошади

2. Какие виды древних растений и животных вам известны?

Ответ. Ровно 75 лет назад у берегов южной части Африки была обнаружена самая древняя рыба в мире – латимерия, которая существовала на Земле ещё сотни миллионов лет назад. В честь этого события предлагаем вам узнать о ней и других древних животных и растениях, которые населяют нашу планету и сегодня.

Ранее считалось, что эти рыбы вымерли в позднем мелу (100,5 – 66 миллионов лет назад), однако в декабре 1938 года куратор Ист-Лондонского музея (ЮАР) Марджори Кортни-Латимер в улове местных рыбаков обнаружила рыбу с жесткой чешуей и необычными плавниками. Впоследствии выяснилось, что эта рыба жила ещё сотни миллионов лет назад, и представляет собой живое ископаемое.

Поскольку эта латимерия была обнаружена в реке Чалумна, её назвали Latimeria chalumnae. А в сентябре 1997 года в водах возле города Манадо, расположенного на северном побережье острова Сулавеси, ученые заметили второй вид этих рыб - Latimeria menadoensis. Согласно генетическим исследованиям, эти виды разделились 30-40 миллионов лет назад, но различия между ними небольшие.

2. Гинкго двулопастный.

В дикой природе это растение произрастает только на востоке Китая. Однако 200 миллионов лет назад оно было распространено по всей планете, особенно в Северном полушарии, в районах с умеренным климатом и высокой влажностью. В Сибири юрского и раннего мелового периода растений класса гинкговых было так много, что их остатки встречаются в большинстве отложений тех периодов. По убеждению исследователей, осенью того времени земля была буквально покрыта листьями гинкго, словно ковром.

3. Малый оленёк, или канчиль, - это не только самый маленький (его рост в холке не больше 25 сантиметров, а максимальный вес около 2,5 килограмма), но и самый древний вид парнокопытных на Земле. Эти животные существовали ещё 50 миллионов лет назад, как раз тогда, когда только начали формироваться отряды древних копытных. С того времени канчиль почти не изменилась и больше других видов напоминает своих древних предков.

4. Миссисипский панцирник.

Похожая на аллигатора рыба, миссисипский панцирник – одна из самых древних рыб, живущих сегодня на Земле. В мезозойскую эру её предки населяли многие водоемы. Сегодня миссисипский панцирник обитает в долине нижнего течения реки Миссисипи, а также в некоторых пресноводных озерах США.

Эти небольшие пресноводные ракообразные считаются самыми древними существами, живущими сегодня на Земле. Представители этого вида почти не изменились с триасового периода. В то время ещё только появились динозавры. Сегодня эти животные обитают почти на каждом материке, кроме Антарктиды. Однако щитни вида Triops cancriformis наиболее распространены в Евразии.

6. Метасеквойя глиптостробоидная.

Эти хвойные растения были широко распространены по всему Северному полушарию с мела по неоген. Однако сегодня в диком виде метасеквойю можно увидеть лишь в центральной части Китая, в провинциях Хубэй и Сычуань.

7. Акула-гоблин.

О роде Mitsukurina, к которому принадлежит этот вид акул, впервые стало известно благодаря окаменелостям, которые датируются средним эоценом (около 49-37 миллионов лет назад). Единственный ныне существующий вид этого рода, акула-гоблин, обитающая в Атлантическом и Индийском океанах, сохранила некоторые примитивные черты своих древних сородичей, и сегодня является живым ископаемым.

Вопросы после § 61

1. Что такое макроэволюция? Что общего между макро– и микроэволюцией?

Ответ. Макроэволюция – надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных различий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же факторы – борьба за существование, естественный отбор и связанное с ним вымирание. Макроэволюция, так же как микроэволюция, носит дивергентный характер.

Макроэволюция происходит в исторически грандиозные промежутки времени, поэтому она недоступна непосредственному изучению. Несмотря на это, наука располагает множеством доказательств, свидетельствующих о реальности макроэволюционных процессов.

2. Какие доказательства макроэволюции дают нам палеонтологические данные? Приведите примеры переходных форм.

Ответ. Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и устанавливает их сходство и различия с современными организмами. Палеонтологические данные позволяют узнать о растительном и животном мире прошлого, реконструировать внешний облик вымерших организмов, обнаружить связь между древнейшими и современными представителями флоры и фауны.

Убедительные доказательства изменений органического мира во времени дает сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох. Оно позволяет установить последовательность возникновения и развития разных групп организмов. Так, например, в самых древних пластах находят остатки представителей типов беспозвоночных животных, а в более поздних пластах – уже и остатки хордовых. В еще более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы между древнейшими и современными группами организмов, в других – реконструировать филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.

На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий. Они совмещали признаки млекопитающих и пресмыкающихся. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.

Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: задние конечности с цевкой, наличие перьев, общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), грудные мышцы и мышцы крыльев. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц. Археоптерикса можно считать переходной формой между пресмыкающимися и птицами. Переходные формы сочетают в себе одновременно признаки как древних, так и более эволюционно молодых групп. Еще одним примером служат ихтиостеги – переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными.

3. В чем состоит значение реконструкции филогенетических рядов?

Ответ. Филогенетические ряды. По целому ряду групп животных и растений палеонтологам удалось воссоздать непрерывные ряды форм от древнейших до современных, отражающие их эволюционные изменения. Отечественный зоолог В. О. Ковалевский (1842–1883) воссоздал филогенетический ряд лошадей. У лошадей по мере перехода к быстрому и длительному бегу уменьшалось число пальцев на конечностях и одновременно увеличивались размеры животного. Эти изменения явились следствием изменений образа жизни лошади, перешедшей на питание исключительно растительностью, в поисках которой было необходимо перемещаться на большие расстояния. Считается, что на все эти эволюционные преобразования ушло 60–70 млн лет.

Исследование филогенетических рядов, построенных на основе данных палеонтологии, сравнительной анатомии и эмбриологии, важно для дальнейшего развития общей теории эволюции, построения естественной системы организмов, воссоздания картины эволюции конкретной систематической группы организмов. В настоящее время для построения филогенетических рядов ученые все больше привлекают данные таких наук, как генетика, биохимия, молекулярная биоло­гия, биогеография, этология и др



Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства