Прерывистое распространение

Убедительными доказательствами эволюции являются факты прерывистого распространения организмов. В истории нашей планеты обычными были случаи, когда организмы, населявшие большие территории, исчезали на большей части прежнего ареала. Такие виды сохранялись лишь в некоторых ограниченных участках, имеющих условия, близкие к прежним. Примером такого рода является майский ландыш (Convallaria majalis), широко распространенный по лесной зоне Европы. В лесах Кавказа обитает очень близкий вид С. transcaucasica, на Дальнем Востоке — С. Keiskei. Возможно, что прежде ландыш был широко распространен по всем лесным умеренным районам Северной Евразии, но во время наступления ледника сплошной ареал был разорван; ландыши сохранились лишь в немногих более теплых местообитаниях (Маньчжурия, Закавказье, Средиземноморье). После отступления ледника отдельные части прежде единого вида стали развиваться самостоятельно.

Реликты

О флоре и фауне далекого прошлого Земли свидетельствуют и реликтовые формы. Реликты — отдельные виды или небольшие группы видов с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп прошлых эпох.

Среди животных одной из наиболее ярких реликтовых форм является гаттерия(Sphenodon punctatus) — единственный представитель целого подкласса рептилий. В ней сосредоточены черты рептилий, живших на Земле десятки миллионов лет назад — в мезозое (рис.). Гаттерия живет в глубоких норах на островах залива Пленти (Новая Зеландия). Другой известный реликт — кистеперая рыба латимерия (Latimeria chalumnae), сохранившаяся малоизмененной с девона в глубоководных участках прибрежных вод Восточной Африки.

Среди растений реликтом может считаться гинкго (Ginkgo biloba), ныне распространенное в Китае и Японии только как декоративное растение. Облик этого растения дает нам представление о древесных формах, вымерших в юрском периоде.

Эпоха существования Лавразии и Гондваны оставила много реликтовых форм с разорванным ареалом. Таковы осетровые, в первую очередь веслоносы (один вид в Китае, другой — в Миссисипи, этих пресноводных рыб теперь разделяют океаны), и целый ряд амфибий. Гигантская саламандра сейчас обитает в Китае (в Японию, по-видимому, завезена человеком), а ее ближайший родственник скрытожаберник — в Северной Америке. Но когда-то они населяли всю Лавразию: останки гигантской саламандры обнаружены в Швейцарии.

Изучение реликтовых форм позволяет строить обоснованные предположения об облике давно исчезнувших групп, их образе жизни, условиях, существовавших миллионы лет назад.

Методы систематики

Систематика- это наука, посвященная классификации организмов.

Любое обстоятельное исследование систематики любой группы организмов предполагает восстановление её генеалогии, а результатом исследования является построение естественной филогенетической системы — системы исторического развития данной группы.

Переходные формы. Обычно между крупными группами животных, растений и микроорганизмов существуют глубокие разрывы, вызванные вымиранием промежуточных форм, но иногда переходные формы сохраняются. Подобные формы сочетают в своем строении признаки обеих крупных групп и занимают промежуточное систематическое положение (рис.).

Одним из примеров переходных форм между оболочниками (наиболее примитивной группой хордовых) и позвоночными животными служит род ланцетников, для которых характерны все основные признаки хордовых, но развиты они незначительно (А.О. Ковалевский).

Существование промежуточных форм в современном органическом мире — свидетельство единства организации крупных стволов древа жизни и единства их происхождения.

Микросистематика. У хорошо изученных видов можно выявлять их внутривидовую структуру — наличие подвидов, рас и других группировок (микросистематика).

При этом выявление истинного филогенетического родства таких группировок, необходимое для определения внутривидовых таксономических категорий, оказывается в то же самое время и восстановлением их микрофилогенеза — путей исторического развития (рис.).

Лекция № 4

Тема лекции: Методы изучения и доказательства эволюционного процесса (окончание)

План лекции:

1. Морфологические методы

1.1 Гомология органов

1.2 Рудименты и атавизмы

1.3 Сравнительно-анатомические ряды

1.4 Сравнительно-анатомические ряды

2. Эмбриологические методы

3. Экологические методы

4. Генетические методы

5. Методы биохимии и молекулярной биологии

6. Другие методы

1. Морфологические методы

Использование морфологических (сравнительно-анатомических, гистологических и др.) методов изучения эволюции основано на принципе: «чем ближе родство, тем больше сходство».

Гомология органов

Гомологичныминазываются органы с общим планом строения, развивающиеся изсходных зачатков, находящиеся в сходном соотношении с другими органами и выполняющие как сходные, так и различные функции. Гомологичные органы имеют единое происхождение и близкие по строению гены.

Различные по внешнему виду и функциям конечности млекопитающих состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья, запястья, пясти, фаланг пальцев (рис.). Во всех случаях сохраняются единый план строения, сходство во взаимоотношении конечностей с остальными органами и онтогенетического развития.

Установление гомологии органов позволяет сделать вывод о родстве исследуемых организмов. Крупным успехом сравнительной анатомии в прошлом веке было, например, установление гомологии слуховых косточек позвоночных. Сравнение строения черепа в ряду низших и высших позвоночных (рис.) показывает, что у акуловых рыб центральная из костей — будущая наковальня — занимает в черепе важное конструктивное положение, являясь одной из мощных костей черепа. У костистых рыб она резко сокращается в размерах, сохраняя, однако, важное значение в конструкции черепа. У рептилий она резко изменена и служит рычагом при подвеске челюсти, а у млекопитающих занимает место в системе слуховых косточек.

Явление гомологии, или гомологического сходства, необходимо отличать от явления аналогии, или аналогичного сходства. Аналогичныеорганы имеют внешнее сходство, что вызвано, как правило, выполнением сходных функций, при этом у них разное происхождение, они развиваются из разных зачатков и имеют не сходные по строению гены.

Для установления родства и выяснения путей эволюции изучаемых групп эти органы не имеют значения. На рис. изображены колючки акации, барбариса, боярышника и ежевики. Все эти органы аналогичные и не свидетельствуют о родстве рассматриваемых форм, показывая лишь сходные направления эволюции под действием естественного отбора (сохранялись и получали развитие формы растений, защищенные от поедания крупными растительноядными позвоночными).

Строениеглаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков, несмотря на удивительное сходство, является аналогичным (рис.). Глаз кальмара и глаз позвоночного развиваются из разных зачатков, сходство же определяется физической природой света. По этой же причине конструкция любого фотографического аппарата в точности повторяет строение глаза: хрусталик — объектив, радужка — диафрагма, сетчатка — чувствительная пленка, механизм аккомодации — наводка на резкость.