] [Беларуски език] [Руска литература] [Белоруска литература] [Украинска литература] [Основи на здравето] [Чуждестранна литература] [Природни науки] [Човек, общество, държава] [Други учебници]

§ 17. Доказателство за еволюция

За да обоснове теорията на еволюцията, Чарлз Дарвин използва широко множество доказателства от областта на палеонтологията, биогеографията и морфологията. Впоследствие бяха получени факти, които пресъздават историята на развитието на органичния свят и служат като ново доказателство за единството на произхода на живите организми и изменчивостта на видовете в природата.

палеонтологични находки- може би най-убедителното доказателство за еволюционния процес. Те включват вкаменелости, отпечатъци, вкаменелости, фосилни преходни форми, филогенетични серии, последователност от фосилни форми. Нека разгледаме някои от тях по-подробно.

1. Изкопаеми преходни форми- форми на организми, които съчетават характеристиките на по-старите и по-младите групи.

Особен интерес представляват растенията псилофити.Те произлизат от водорасли, бяха първите от растенията, които преминаха към сушата и дадоха началото на по-високи спорови и семенни растения. семена папрати- преходна форма между папрати и голосеменни растения, а цикас - между голосеменни и покритосеменни растения.

Сред изкопаемите гръбначни могат да се разграничат форми, които са преходни между всички класове от този подтип. Например най-старата група риба с перкидаде началото на първите земноводни - стегоцефална(фиг. 3.15, 3.16). Това е възможно благодарение на характерната структура на скелета на сдвоените перки на лопасните риби, които са имали анатомичните предпоставки за превръщането им в петопръстите крайници на първичните земноводни. Известни са форми, които формират прехода между влечуги и бозайници. Те включват животински гущери(чужденци) (фиг. 3.17). И връзката между влечуги и птици беше първа птица(археоптерикс) (фиг. 3.18).

Наличието на преходни форми доказва съществуването на филогенетични връзки между съвременните и изчезнали организми и спомага за изграждането на природна система и родословно дърво на флората и фауната.

2. палеонтологична серия- редове от фосилни форми, свързани помежду си в процеса на еволюция и отразяващи хода на филогенезата (от гръцки. филон- клан, племе генезис- произход). Еволюцията на коня е класически пример за използването на поредица от фосилни форми за изясняване на историята на определена група животни. Руският учен В.О. Ковалевски (1842-1883) показва постепенната еволюция на коня, установявайки, че последователните фосилни форми стават все по-подобни на съвременните (фиг. 3.20).

Съвременните еднопръсти животни произлизат от малки петопръсти предци, които са живели в горите преди 60-70 милиона години. Изменението на климата доведе до увеличаване на площта на степите и заселването на коне върху тях. Движението на дълги разстояния в търсене на храна и в защита срещу хищници допринесе за трансформацията на крайниците. Успоредно с това размерът на тялото, челюстите се увеличават, структурата на зъбите става по-сложна и т.н.

Към днешна дата са известни достатъчен брой палеонтологични серии (хоботци, хищници, китоподобни, носорози, някои групи безгръбначни), които доказват съществуването на еволюционен процес и възможността за произход на един вид от друг.

Морфологични доказателства се основават на принципа, че дълбокото вътрешно сходство на организмите може да покаже връзката на сравняваните форми, следователно, колкото по-голямо е сходството, толкова по-близка е връзката им.

1. Хомология на органите.Органите, които имат сходна структура и общ произход, се наричат хомоложни.Те заемат една и съща позиция в тялото на животното, развиват се от сходни рудименти и имат еднакъв структурен план. Типичен пример за хомология са крайниците на сухоземните гръбначни животни (фиг. 3.21). И така, скелетът на свободните предни крайници те задължително имат раменна кост, предмишница, състояща се от лъчева и лакътна кост, и ръка (китката, метакарпуса и фаланги на пръстите). Същата картина на хомология се забелязва при сравняване на скелета на задните крайници. При коня шистите кости са хомоложни на метакарпалните кости на втория и четвъртия пръст на други копитни животни. Очевидно при съвременния кон тези пръсти са изчезнали в процеса на еволюция.

Доказано е, че отровните жлези на змиите са хомолог на слюнчените жлези на други животни, ужилването на пчела е хомолог на яйцекладката, а смучещото хоботче на пеперудите е хомолог на долната двойка челюсти на други животни. насекоми.

Растенията също имат хомоложни органи. Например, грахови кичури, кактуси и бодли от берберис са модифицирани листа.

Установяването на хомологията на органите ви позволява да намерите степента на връзката между организмите.

2. Аналогия.Подобни тела- това са органи, които имат външно сходство и изпълняват едни и същи функции, но имат различен произход. Тези органи свидетелстват само за подобна посока на адаптации на организмите, определена в

еволюция чрез действието на естествения подбор. Външните хриле на поповите лъжички, хрилете на рибите, полихетните анелиди и ларвите на водни насекоми (например водни кончета) са подобни. Моржовите бивни (модифицирани зъби) и слонските бивни (обрасли резци) са типично сходни органи, тъй като функциите им са сходни. При растенията бодлите на берберис (модифицирани листа), бодлите на бялата акация (модифицирани прилистници) и шипките (развиващи се от клетките на кората) са подобни.

• Рудименти.Рудиментарно(от лат. рудиментум- зародиш, основен) се наричат ​​органи, които се залагат по време на ембрионалното развитие, но след това спират да се развиват и остават във възрастни форми в недоразвито състояние. С други думи, остатъците са органи, които са загубили функциите си. Рудиментите са най-ценното доказателство за историческото развитие на органичния свят и общия произход на живите форми. Например мравоядите имат рудиментарни зъби, хората имат ушни мускули, кожни мускули, трети клепач, а змиите имат крайници (фиг. 3.22).
• Атавизми.Появата в отделните организми на всякакъв вид черти, съществували в далечни предци, но загубени в хода на еволюцията, се нарича атавизъм(от лат. атавус- прародител). При хората атавизмите са опашката, линията на косата по цялата повърхност на тялото и множеството зърна (фиг. 3.23). Сред хилядите еднопръсти коне има екземпляри с трипръсти крайници. Атавизмите не носят никакви функции, важни за вида, но показват историческа връзка между изчезнали и сега съществуващи свързани форми.

Ембриологично доказателство ства. През първата половина на 19 век Руският ембриолог К.М. Баер (1792-1876) формулира закона за сходството на зародишната линия: колкото по-ранните етапи на индивидуалното развитие се изследват, толкова повече прилики се откриват между различните организми.

Например, в ранните етапи на развитие ембрионите на гръбначните животни не се различават един от друг. Едва на средните етапи се появяват черти, характерни за рибите и земноводните, а на по-късните етапи – особености от развитието на влечугите, птиците и бозайниците (фиг. 3.24). Тази закономерност в развитието на ембрионите показва връзката и последователността на дивергенцията в еволюцията на тези групи животни.

Дълбоката връзка между личността и историческото се изразява в биогенетичен закон,създадена през втората половина на 19 век. Немските учени Е. Хекел (1834-1919) и Ф. Мюлер (1821-1897). Според този закон всеки индивид в своето индивидуално развитие (онтогенеза) повтаря историята на развитието на своя вид, или онтогенезата е кратка

и бързо повторение на филогенезата.Например, в онтогенезата всички гръбначни животни развиват хорда, черта, която е била характерна за техните далечни предци. Ануранските попови лъжички развиват опашка, която е повторение на чертите на техните опашати предци.

Впоследствие бяха направени изменения и допълнения в биогенетичния закон. Руският учен A.N. Северцов (1866-1936).

Ясно е, че в такъв кратък период от време като индивидуалното развитие не могат да се повторят всички етапи на еволюцията. Следователно повторението на етапите от историческото развитие на вида в ембрионалното развитие се случва в компресирана форма, със загуба на много етапи. В същото време ембрионите на организмите от един вид са подобни не на възрастните форми на друг вид, а на техните ембриони. По този начин хрилните процепи в човешки ембрион на възраст от един месец са подобни на тези в рибен ембрион, а не при възрастна риба. Това означава, че в онтогенезата бозайниците преминават през етапи, подобни на рибните ембриони, а не на възрастните риби.

Трябва да се отбележи, че дори Чарлз Дарвин обърна внимание на феномена на повторение в онтогенезата на структурните особености на родовите форми.

Цялата горна информация е от голямо значение за доказване на еволюцията и за изясняване на взаимоотношенията между организмите.

биогеографски доказателства. биогеография- Това е науката за законите на съвременното заселване на животните и растенията на Земята.

От курса по физическа география вече знаете, че съвременните географски зони са се формирали в хода на историческото развитие на Земята в резултат на действието на климатични и геоложки фактори. Знаете също, че често подобни природни зони се обитават от различни организми и различните зони са сходни. Възможно е да се намерят обяснения за тези факти само от гледна точка на еволюцията. Например, особеността на флората и фауната на Австралия се обяснява с нейната изолация в далечното минало, във връзка с което развитието на животинския и растителния свят протича в изолация от други континенти. Следователно биогеографията допринася с много доказателства за еволюцията на органичния свят.

В момента методите на биохимията и молекулярната биология, генетиката и имунологията се използват широко за доказване на еволюционните процеси.

Така че, изучавайки състава и последователността на нуклеотидите в нуклеиновите киселини и аминокиселините в протеините в различни групи организми и откривайки прилики, може да се прецени връзката им.

Биохимията има изследователски методи, които могат да се използват, за да се открие "кръвната връзка" на организмите. Когато се сравняват кръвните протеини, се взема предвид способността на организмите да произвеждат антитела в отговор на въвеждането на чужди протеини в кръвта. Тези антитела могат да бъдат изолирани от кръвния серум и може да се определи при какво разреждане този серум ще реагира със серума на сравнявания организъм. Такъв анализ показа, че най-близките роднини на човека са висшите маймуни, а най-далечните от тях са лемурите.

Еволюцията на органичния свят на Земята се потвърждава от много факти от всички области на биологията: палеонтология (филогенетични серии, преходни форми), морфология (хомология, аналогия, рудименти, атавизми), ембриология (закон за зародишното сходство, биогенетичен закон), биогеография и др.

1. Какво изучава палеонтологията и какви палеонтологични доказателства за еволюцията знаете? 2. По какво се различават хомоложните органи от подобните и какво е тяхното значение за доказване на еволюцията? 3. Кои от изброените органи са хомоложни и кои са аналогични: хрилете на рибите, раците; чашелистчета, венчелистчета, тичинки, плодник, листа; бодли от берберис, грахови пипета, гроздови пипчета? 4. За какво свидетелстват рудиментите и атавизмите? 5. Каква е същността и значението на закона за зародишното подобие? 6. Защо торбестите се срещат предимно в Австралия? 7. Какви методи се използват в момента за доказване на връзката между организмите от различни видове?

Обща биология: Учебник за 11. клас на 11-годишната общообразователна гимназия, за основни и напреднали нива. Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Лемеза и др. Изд. Н.Д. Лисова.- Минск: Беларус, 2002.- 279 с.

Съдържание на учебника Обща биология: Учебник за 11. клас:

Глава 1. Видове – единица за съществуване на живи организми

• § 2. Популация - структурна единица на вида. Характеристики на населението

Глава 2. Взаимоотношения на видове, популации с околната среда. екосистеми

• § 6. Екосистема. Взаимоотношенията между организмите в една екосистема. Биогеоценоза, структура на биогеоценозата
• § 7. Движението на материята и енергията в една екосистема. Вериги и захранващи мрежи
• § 9. Циркулация на вещества и енергийни потоци в екосистемите. Продуктивност на биоценозите

Глава 3

• § 13. Предпоставки за възникване на еволюционната теория на Ч. Дарвин
• § 14. Обща характеристика на еволюционната теория на Ч. Дарвин

Глава 4

• § 18. Развитие на еволюционната теория в постдарвиновия период. Синтетична теория на еволюцията
• § 19. Население - елементарна единица на еволюцията. Предистория на еволюцията

Глава 5. Възникване и развитие на живота на Земята

• § 27. Развитие на представите за произхода на живота. Хипотези за произхода на живота на Земята
• § 32. Основните етапи в еволюцията на флората и фауната
• § 33. Разнообразие на съвременния органичен свят. Принципи на таксономията

Глава 6

Доказателството за еволюцията се основава на данни от различни науки: анатомия, физиология, биохимия, биогеография, палеонтология, ембриология и др.

Сравнителна палеонтология - науката, която изучава изкопаеми организми, живели в минали епохи, предоставя класически доказателства. Историята на развитието на тези живи организми на Земята е запазена под формата на изкопаеми останки. Като пряко доказателство за еволюцията може да се посочи многостепенното подреждане на останките от тези организми, т.е. най-древните слоеве съдържат по-примитивни форми на живот, и обратно, останките от най-новите форми на живот се намират в горните слоеве. Открити са и преходни фосилни форми. Благодарение на тези открития може уверено да се говори за произхода на различни групи организми.

Например, псилофити- това е преходна форма от водорасли към висши сухоземни растения, семена папратиса доказателство, че голосеменните произлизат от папрати. При животните, добре позната находка археоптерикс, първите птици с размерите на гълъб, но имащи и много черти, характерни за влечугите: челюсти със зъби; три пръста, стърчащи от крилата с нокти; опашка с пера, състояща се от много прешлени; коремни ребра.

Правете вкаменелости стегоцефалитеимаше следи от риби и земноводни, котилозаври- признаци на земноводни и влечуги, гущер с животински зъбиимаше признаци на влечуги и бозайници. Въз основа на изкопаемите останки палеонтолозите успяха да възстановят еволюцията на някои групи животни, както и да съберат филогенетични серииконе, хобот, камили.

Убедителни доказателства за еволюцията сравнителна ембриология . По едно време Дарвин отбеляза съществуването на връзка между индивидуалното развитие () и историческото развитие на вида ( филогенеза). По-късно немските учени Е. Хекел и Ф. Мюлер формулират основен биогенетичен закон или закон за рекапитулацията който играе важна роля в развитието на науката. Резюмето на закона е както следва: "Онтогенезата е рекапитулация на филогенезата", или в много преводи този закон се среща в следната форма: "онтогенезата е кратко и бързо повторение на филогенезата". Например, помислете за развитието на ембриони на бозайници. В ранните си етапи на развитие те, подобно на ембрионите на рибите, имат хрилни цепки и дълга опашка. След това те стават подобни на ембриона на земноводно, а след това на ембриона на влечуго, имат клоака. Подобна рекапитулация на черти може да се обясни с факта, че на различни етапи на развитие се включват различни гени, запазени от далечни предци: от риби, земноводни, влечуги, маймуни. Като друг пример, нека вземем жабешка попова лъжичка, която има тяло с форма на риба, странична линия, двукамерно сърце и един кръг на кръвообращението. С други думи, той има признаци на риби, които са били далечните предци на земноводните.

Сравнителна анатомия като доказателство той цитира плана на структурата на гръбначните животни, който е един и същ за различните класове. Например, ако разгледаме скелетите на земноводни, влечуги, птици и бозайници, ще видим, че те се състоят от четири секции: скелет на главата, багажника, крайниците и коланите на крайниците. Тези участъци се състоят от едни и същи кости, а разликите в тяхната структура се дължат на адаптиране към специфични условия на околната среда. Останалите системи от органи и отделните органи също имат подобен структурен план. Например, всички птици имат дясна аортна дъга, докато бозайниците имат лява аортна дъга.
Доказателство за еволюцията е остатъци - органи, които са загубили функциите си и са на ръба на изчезване (при хората това е линията на косата на крайниците и багажника, опашната кост, която е рудимент на опашката, състояща се от 4-5 прешлена; при кита, остатъците от тазовия пояс). Сравнителните анатомични доказателства включват атавизми - случаи на връщане към знаците на предците (човек има случаи на раждане на деца с опашка или има хора, които имат допълнителни двойки зърна).

Приликите на различни физиологични процеси при животни от близки систематични групи са физиологични доказателства . Те включват прилики във физиологията на различни системи от органи: кръвоносна, дихателна, отделителна, храносмилателна, репродуктивна системи. Бременността при хора и маймуни, например, протича по подобен начин и продължава около 9 месеца.

Но най-убедителни, може би, могат да се считат за данните биохимия . Доказано е, че в тясно свързани групи организми протеините са сходни по състав на аминокиселини и нуклеотидната последователност на ДНК в хромозомите е подобна. Например хемоглобинът на човека и шимпанзето са идентични по състав на аминокиселини, докато има само две аминокиселинни разлики между хемоглобина на човека и горила. Сравнението на аминокиселинната последователност в рибозомните протеини и нуклеотидната последователност в рибозомната РНК (те могат да се считат за най-консервативни) брилянтно потвърждава класификацията на всички основни групи живи организми.
В наше време е извършена хибридизация на нуклеотидни вериги на ДНК на човек и шимпанзе. За да направите това, двойни вериги от човешка и шимпанзева ДНК бяха разделени и след това единични вериги от човешка ДНК бяха свързани към нуклеотидни вериги на шимпанзе. Възстановяват се водородни връзки между комплементарни нуклеотиди и се оказва, че ДНК на човека и шимпанзето имат сходство от 91-92%. В допълнение, универсалността на генетичния код и единството на аминокиселинния състав на протеините доказва произхода на всички живи организми на Земята от един прародител.

Науката за разпространението на флората и фауната на Земята се нарича биогеография . В биогеографията нашата Земя е разделена на шест биогеографски региона:

1. Палеоарктика (Европа, Северна Африка, Северна и Централна Азия, Япония);
2. Неоарктически (Северна Америка);
3. етиопски (Африка на юг от Сахара);
4. индо-малайски (Южна Азия и Малайския архипелаг);
5. Неотропичен (Централна и Южна Америка);
6. австралийски.

И тук можете да обърнете внимание на интересни факти. Флората и фауната на Палеоарктическия и Неоарктическия регион са сходни, въпреки факта, че Беринговият проток се намира между тях. Това сходство може да се обясни с факта, че в миналото е имало сухопътен проход - Берингов провлак. Тези два региона са обединени в Холарктическия регион. Но разликите във флората и фауната между неоарктическите и неотропичните региони се обясняват с факта, че Панамският провлак се появява сравнително наскоро. В резултат на това само няколко вида успяха да проникнат от юг в Северна Америка (броненосец, опосум) и, обратно, от Северна Америка към Южна.

Преди повече от 100 милиона години е имало отделяне от другите континенти на Австралия. Тогава нямаше плацентарни животни и благодарение на изолацията там бяха запазени примитивни яйценосни и торбести бозайници.

Разликата между флората и фауната на различните региони се обяснява с факта, че видовете са се образували в определен център на произход и са се заселвали, докато не срещнат някаква естествена бариера.

Дарвинизмът е наука за историческото развитие на живата природа, базирана на възгледите на Чарлз Дарвин.

Еволюционна теория - науката за причините, общите закономерности и механизми на еволюционния процес.

Чарлз Робърт Дарвин и Алфред Уолъс независимо обосноваха идеята за естествен подбор въз основа на борбата за съществуване.

Основните положения на дарвинизма:

• еволюционният процес е реален, обусловен от условията на съществуване и се проявява във формирането на нови индивиди, видове и по-големи систематични таксони, адаптирани към тези условия;
• основни еволюционни фактори: наследствена изменчивост и естествен подбор;
• естественият подбор играе ролята на водещ фактор на еволюцията (главната роля);
• предпоставки за естествен подбор: излишък на репродуктивен потенциал, наследствена изменчивост и променящи се условия на живот.

Естественият подбор е следствие от борбата за съществуване, която се дели на вътрешновидова, междувидова и борба с условията на околната среда.

Резултати от естествения подбор:

• запазване на всякакви адаптации, които осигуряват оцеляването и възпроизвеждането на потомството;
• дивергенция - процесът на генетична и фенотипна дивергенция на групи индивиди според индивидуалните характеристики и образуването на нови видове;
• прогресивна еволюция на органичния свят.

Движещите сили на еволюцията според Дарвин са наследствената изменчивост, борбата за съществуване, естественият подбор.

Доказателство за еволюцията

1. Сравнително анатомичнидоказателствата се основават на идентифицирането на общи и различни морфологични и анатомични структурни характеристики на различни групи организми.

Анатомичните доказателства за еволюцията включват:

• наличието на хомоложни органи, които имат общ структурен план, развиващи се от сходни зародишни листове в ембриогенезата, но приспособени да изпълняват различни функции (ръка - плавници - птиче крило). Различията в структурата и функцията са резултат от дивергенцията;
• наличието на сходни органи, които имат различен произход в ембриогенезата, различна структура, но изпълняват сходни функции (крило на птица и крило на пеперуда). Функционалното сходство е резултат от конвергенцията;
• наличието на рудименти и атавизми.
• наличието на преходни форми.

Рудименти - органи, които са загубили своето функционално значение (опашна кост, ушни мускули).

Атавизми - случаи на проява на признаци на далечни предци (опашка и окосмено тяло при хората, остатъци от втория и третия пръст при кон);

2. ембриологични доказателства.Ембриологията изучава моделите на ембрионалното развитие и установява:

• филогенетична връзка на организмите;
• филогенетични серии;
• модели на филогенезата.

Получените данни бяха отразени в законите на зародишното сходство на K.M. Баер и в биогенетичния закон на Е. Хекел и Ф. Мюлер.

Законът на Биъра установява сходството на ранните етапи на развитие на ембрионите на представители на различни класове в рамките на даден тип. На по-късните етапи на ембрионалното развитие това сходство се губи и се развиват най-специализираните признаци на таксона, до индивидуалните характеристики на индивида.

Биогенетичният закон на Мюлер-Хекел гласи, че онтогенезата е кратко повторение на филогенезата. В процеса на еволюция онтогенезата може да бъде пренаредена, което води до еволюция на органите на възрастен организъм.

В онтогенезата се повтарят само ембрионалните етапи на предците, и то не винаги напълно. Понякога, на ранен етап на развитие, организмите могат да достигнат полова зрялост, без да преминават през следващите етапи, както например това се случва при аксолотлите - ларви на тигровата амбистома.

3.палеонтологични доказателства- позволяват ви да опишете събитията от древната история въз основа на изкопаеми останки от организми. Палеонтологичните доказателства включват филогенетичната серия от коне, хобот и хора, построени от палеонтолози.

Преходни форми - показват филогенетична приемственост по време на прехода от родови форми към съвременни и от клас към клас. Например, в типа хордови, ихтиостегите се класифицират като преходни форми от риби към земноводни, а Seimuria от земноводни към влечуги.

4.Молекулни доказателства.Единството на органичния свят се проявява в химичния състав, най-фината структура и основните жизнени процеси, протичащи в организмите на различни системни групи.

Напоследък много автори, в миналото – войнствени атеисти, се превърнаха в не по-малко войнствени духовници и се съгласиха, че дарвинизмът като научна теория е безсмислен. Вместо да признаят нивото на развитие на съвременната наука за недостатъчно за разбиране на причините за възникването на Земята и живота на нея, те защитават идеята за сътворението на света, без да дават сериозни аргументи. Теорията на Дарвин наистина е несъвършена, но именно тя, заедно със съвременната генетика, позволява повече или по-малко разумно да се обяснят причините за възникването на разнообразието на органичния свят и приспособимостта на организмите към околната среда.

1.23. Изглед, неговите критерии и структура. население

Видът е съвкупност от индивиди, заемащи определена територия, имащи общ произход, наследствено сходство на морфологични, физиологични и химични характеристики, свободно кръстосващи се и дават плодородно потомство.

В много случаи трябва да се реши дали l и два организма (или две групи организми) принадлежат към един и същи вид или към различни видове. Това заключение може да се направи въз основа на критериите за типа.

Преглед на критериите:

• морфологични - индивидите, принадлежащи към един и същи вид, са сходни помежду си във външната си структура;
• физиологични - индивидите, принадлежащи към един и същи вид, са сходни помежду си в много характеристики на живота;
• биохимичен - индивидите, принадлежащи към един и същи вид, съдържат сходни протеини;
• генетичен - индивидите, принадлежащи към един и същи вид, имат един и същ кариотип;
• екологичен - индивиди от един и същи вид водят подобен начин на живот в близки условия на околната среда;
• географски – видът е разпространен в определен район (ареал).

Критерий за пресичане- индивиди, принадлежащи към един и същи вид, се кръстосват помежду си в природата и произвеждат плодородно потомство.

Най-важният критерий за определяне дали индивидите принадлежат към различни видове е критерият за кръстосване. Въпреки това, нито един критерий не може да бъде изчерпателен. Само въз основа на набор от критериални характеристики е възможно да се разграничат близките видове.

население- стабилна, живееща заедно в продължение на няколко поколения, съвкупност от индивиди от един и същи вид. Популацията е елементарна еволюционна единица. Минималната популация е двама хетеросексуални индивида. Индивидите, които са част от една и съща популация, могат да се раждат и умират, докато населението ще продължи да съществува.

Кръстосването между индивиди от една и съща популация се случва много по-често, отколкото между индивиди от различни популации. Това осигурява свободен генетичен обмен между членовете на популацията.

Под влияние на външни фактори генетичният състав на популацията се променя. Дългосрочна и насочена промяна в генофонда на една популация се нарича елементарен еволюционен феномен.

Факторите, които предизвикват еволюционния процес в популациите, се наричат елементарни еволюционни фактори.

Тези фактори включват:

• Мутациите са причина за генетична хетерогенност в популациите. Те доставят еволюционен материал. Съвкупността от рецесивни мутации в генотипите на индивидите от една популация формира резерв от наследствена вариабилност (S.S. Четвериков), който при промяна на условията на съществуване, промяна в размера на популацията, може да се прояви фенотипно и да попадне под влиянието на естествения подбор ;
• популационни вълни - периодични колебания в броя на индивидите в популацията в резултат на рязка промяна в действието на някой от факторите на околната среда (например липса на храна, природни бедствия и др.). След прекратяването на тези фактори популацията отново нараства. Оцелелите индивиди може да са генетично ценни. Промените в честотите на определени гени могат да доведат до промени в популацията;
• изолация - тя може да бъде пространствена (географска) и биологична (екологична, физиологична, репродуктивна);
• естествен подбор - фактор, който определя възможността за оцеляване и възпроизводство на индивидите, и следователно, опазването и еволюцията на вида. Селекцията действа върху отделните фенотипове, като по този начин се избират определени генотипове.

Еволюцията е необратим процес на развитие на всяка система, в резултат на което възникват нови структури и нови функции. В биологията терминът "еволюция" (от лат. еволюция- развитие, разгръщане) е използвано за първи път от швейцарския натуралист Чарлз Боне през 1762 г. в една от ембриологичните произведения.

Според съвременните концепции биологичната еволюция е необратимо и до известна степен насочено историческо развитие на дивата природа, придружено от промяна в генетичния състав на популациите, формиране на адаптации, формиране и изчезване на видове, трансформации на биогеоценозите и биосферата като цяло.

Така самото понятие „еволюция“ включва поне две точки: адаптиогенеза и образуване на таксони.

Съществуват множество доказателства за еволюцията на органичния свят на Земята, които в същото време са методи за изучаване на еволюцията. Класическото доказателство за еволюцията е палеонтологично, сравнително анатомично и сравнително ембриологично.

1. палеонтологичен . Съществуващите организми оставят след себе си различни форми на вкаменелости: фосили, отпечатъци, скелети, следи от дейност. От тези остатъци е възможно да се проследи промяната в групите организми във времето. Реконструиран филогенетични сериикон, хобот, някои мекотели. Открити са много преходни форми между съвременните групи организми. Въпреки това, поради непълнотата на палеонтологичните записи, не винаги е възможно да се реконструира ходът на еволюцията.

2. Сравнителна морфологична . Органните системи на съвременните организми образуват поредица от последователни промени. Например, при съвременните организми е възможно да се проследи съдбата на отделните кости на мозъчния и висцералния череп. Сравнителните биохимични данни са близки до сравнителните морфологични доказателства. Например в съвременните организми могат да се проследят промени в структурата на хемоглобина. В тези серии обаче има пропуски, тъй като не всички преходни форми са оцелели до нашето време.

3. Сравнителна ембриологична . В хода на ембрионалното развитие ембрионите често показват прилики с ембрионите от родови форми. Например при всички гръбначни вътрешни хриле (или техните рудименти - хрилни джобове) се появяват в ранните етапи на развитие.

Въз основа закон за подобието на зародишната линиябеше формулирана Биогенетичен закон на Мюлер-Хекелкоето накратко гласи: Онтогенезата (индивидуално развитие) е бързо и кратко повторение на филогенезата (историческо развитие)". Въпреки това, в тези серии от ембрионално развитие, приликата между ембрионите е само най-общата, не се проявяват всички признаци. Например, ембрионите на амниоти (влечуги, птици и бозайници) не развиват външни хриле, които са характерни за ларвите на анамния (риби и земноводни), а развитието на хрилни процепи спира на етапа на хрилните джобове. Следователно биогенетичният закон в тълкуването на Мюлер-Хекел е ограничен.

В хода на еволюцията се наблюдават еволюционни трансформации на процесите на онтогенеза, свързани с адаптациите на възрастни (полово зрели) организми. В хода на такива трансформации могат да се появят нови органи, но старите органи също могат да бъдат загубени (напълно или да се превърнат в рудименти). В този случай може да се промени следното: първоначалната маса на рудимента на органа, мястото и времето на полагане на органа. Тези трансформации могат да се появят на различни етапи от онтогенезата: най-ранен (полагане на хордата, невралната тръба), среден (полагане на люспи при риби, пера при птици, модификация на растителните издънки) и късни (намаляване на опашката на поповите лъжички, образуване на четирикамерно сърце при птици и бозайници). , промяна на формата на листата). При промени в органите на по-късните етапи на онтогенезата може да действа филогенетичният закон.

Понастоящем за изследване на еволюционното развитие на определена група организми се използва цял набор от методи: биогеографски, екологични, генетични, молекулярно-биологични, имунологични, биохимични, както и методи на палеоекологията, сравнителната физиология и етология; Методите за компютърна симулация са широко използвани.

Еволюционното развитие на органичния свят се доказва от много факти, натрупани от различни природни науки, преди всичко палеонтология, морфология и анатомия, цитология, ембриология, биогеография и др.

Нека разгледаме някои от тези доказателства.

цитологично доказателство

Цитологията е наука за структурата и функциите на клетката. Тя даде доказателства за единна клетъчна структура на всички организми на земята - от едноклетъчни растения и животни до многоклетъчни организми. Това свидетелства за общия произход на органичния свят.

Морфологични доказателства

Морфологията и анатомията са две тясно свързани науки, които изучават външната и вътрешната структура на организмите (растения и животни). Установено е известно сходство в структурата на различните групи организми и са идентифицирани преходни форми между тях.

Откриването на рудименти и атавизми изиграва важна роля за разбирането на процесите и посоките на еволюцията.

Атавизми - връщане към знаци или поява на органи, които са съществували при далечни предци, но са били напълно загубени в процеса на еволюция. Например появата на опашка, няколко зърна на гърдите и корема или гъста линия на косата при хората. Случаите на поява на атавизми показват, че гените, кодиращи тяхното образуване, не са изчезнали от генома, а са в блокирано състояние в него. Ако този блок не работи по някаква причина, тогава се появяват атавизми.

Рудименти се наричат ​​органи, които организмите имат, но отдавна са загубили първоначалното си значение и поради това са в недоразвито състояние. Тези органи са били в активно състояние при предците, но поради промените в условията на живот те престанаха да бъдат необходими на потомците. Те се залагат на етапа на ембриогенеза, но не получават пълно развитие при възрастни форми на растения и животни. Примери са ушните мускули, израстъкът на сляпото черво (апендикс) и "третият клепач" при хората (общо хората имат повече от 90 рудиментарни органа). Рудиментите са недоразвити кости на задните крайници при китоподобните, очите на пещерните и ровещи се животни (къртици, къртици и др.) и др. За разлика от атавизмите, в организмите винаги присъстват рудиментарни органи.

Изследването на формите на живот (или биоморфите) на растенията и животните убедително доказа възможността за преход от една от тях към друга. Например при сродни растителни видове дървесните форми могат да бъдат заменени с храстови или пълзящи, в зависимост от условията на местообитанието.

палеонтологични доказателства

Палеонтологията е наука, която изучава изкопаемите останки на различни групи организми или техните отпечатъци, следи и др., както и цели палеоценози на територии. Изследването на тези останки разкри фактите за безусловна промяна на флората и фауната във времето - в различни геоложки слоеве, различни по време на образуване, има нееднакви форми на изчезнали организми. Показано е, че самите природни ландшафти на цели региони се променят значително с течение на времето: моретата напредват на сушата и се оттеглят над огромни територии, равнините отстъпват на планини, гори на степи или обратно и т.н. Учените също успяват да открият голям брой на преходни форми между живи и изкопаеми организми (например археоптерикс, съчетаващ признаци на птици и влечуги; животински зъби гущери с признаци на бозайници; група семенни папрати, които са дали началото на голосеменни растения и др.).

Палеонтолозите са успели да установят редица филогенетични серии на някои животни (например еволюцията на кон от малък еохипус с четирипръсти предни и трипръсти задни крайници до съвременен кон с еднопръсти крайници проследено).

Ембриологични доказателства

Ембриологията е наука за зародишното (или ембрионалното) развитие на организмите. Установено е, че всички многоклетъчни организми, способни на полово размножаване, се развиват от едно-единствено оплодено яйце (яйцеклетка). В същото време К. Баер през 1825-1828г. голямо сходство е установено в развитието на ембриони (ембриони) при животни, принадлежащи към един и същи тип, описано от него като закон за зародишното сходство. По-нататъшни проучвания потвърдиха валидността на наблюденията на K. Baer. Сходството в развитието на ембрионите при животни от различни систематични групи със сигурност свидетелства за общото на техния произход. В същото време първо се появяват признаци на по-древни предци (при хордовите това са началото на хорда, наличието на хрилни процепи), а след това и чертите на по-късните предшественици. С развитието на ембриона той придобива все по-забележими структурни характеристики, характерни за класа, разреда, рода и накрая за вида, към който принадлежи. Такава дивергенция на признаците на ембриони, докато се развиват, се нарича ембрионална дивергенция.

Обобщавайки тези данни, немските учени Ф. Мюлер и Е. Хекел (1864-1866) формулират биогенетичен закон: индивидуалното развитие (онтогенеза) на всеки организъм е кратко и сбито повторение на пътя на историческото развитие (филогенезата) на видове, към които принадлежи този организъм.

Връщането към знаците на предците се наричаше рекапитулация в теорията на еволюцията. Този закон е разработен и усъвършенстван от виден руски (съветски) учен, академик А. Н. Северцов, който показа, че в индивидуалното развитие се повтарят формите на развитие не на възрастните предци, а само на техните ембрионални стадии. Следователно, като цяло, връзката между онтогенезата и филогенезата е много по-сложна, отколкото предполагат Ф. Мюлер и Е. Хекел. Филогенезата трябва да се разглежда като историческа поредица от онтогении, избрани в процеса на естествения подбор.

Биогенетичният закон се прилага не само за хордовите, но и за други групи животни и растения. Например, при много насекоми етапите на ларвите са подобни на червеи (гъсеници на пеперуди, ларви на мухи и др.), което показва възможната близост на предците на тези животни. При редица бриофити (например кукувишки лен) спората по време на поникване образува нишковидно образувание - протонема, подобна на нишковидните водорасли. Като цяло биогенетичният закон изигра огромна роля за изясняване на филогенетичните връзки между различните групи организми.

Доказателство за биогеография

Биогеографията е наука за моделите на разпространение на растения, животни, гъби, бактерии на нашата планета. Изучава начините и последиците от разпространението в природата и миграциите на организмите върху формирането на съвременната флора и фауна на регионите. По пътя на заселването могат да възникнат различни препятствия или нови връзки между региони (острови, континенти и др.). Това се отразява в сходството или несходството на флората и фауната помежду си. Например, ранното отделяне на Австралия, Океания и Южна Америка доведе до образуването на уникални форми на флора и фауна в тези региони (запазване на много форми на торбести и яйценосни бозайници, реликтни растения, изчезнали на други континенти). Напротив, дългогодишната връзка между Северна Америка и Евразия доведе до висока степен на сходство между техния жив свят.

Доказателства от генетиката и молекулярната биология

Генетиката и молекулярната биология са науките за молекулярните основи на наследствеността и моделите на тяхното проявление в популациите на организмите. Тези науки дават възможност да се изясни филогенетичната близост или отдалеченост на различни групи растения и животни и по този начин да се допълнят данните, получени от други науки. Информация, потвърждаваща съвременните представи за еволюцията на живия свят, се намира и в много други биологични науки - селекцията на растения, животни, микроорганизми, сравнителна физиология и биохимия на различни групи организми, таксономия и др.