Каковы доказательства эволюции органического мира - Эволюция живых систем - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Созданная Ч. Дарвиным эволюционная теория увенчалась крушением концепции постоянства видов. Креационизм потерял свое господствующее положение. В последующее время ученые во многих странах мира занимались поиском фактов, подтверждающих эволюцию живой природы. Усилия исследователей были направлены на изучение ископаемых остатков живых организмов и воссоздание истории органического мира, сравнение строения ранее живших и ныне существующих видов, сравнение стадий развития организмов разных видов и т.д.

Палеонтологами были обнаружены формы организмов, сочетающие в себе признаки более древних и более молодых групп. Такие ископаемые переходные формы являются доказательством эволюции, поскольку свидетельствуют об исторической связи групп организмов. Примером такой формы является ископаемая первоптица юрского периода — археоптерикс. В строении-дрхеоптерикса сочетаются признаки рептилий (хвост, несросшиеся позвонки и брюшные ребра, развитые зубы) и признаки птиц (перья, передние конечности в виде крыльев, частично пневматичные кости).

Другими примерами переходных форм являются кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу земноводными; семенные папоротники — переходная форма между папоротниковидными и голосеменными.

Еще одним доказательством эволюции являются палеонтологические ряды. Палеонтологами были найдены остатки ранее живших видов, которые связаны между собой родством, т.е. свидетельствовали о происхождении одного вида от другого. Русский ученый В. О. Ковалевский, исследуя историю развития лошадей, показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60—70 млн лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличение площадей степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали расселяться по степям. Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках пищи привела к преобразованию конечностей — уменьшению числа пальцев от пяти до одного. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа, усложнение строения зубов и др.

Ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза (гр. phylon — род, племя и genesis— происхождение, возникновение), т.е. исторического развития, называются палеонтологическими, или филогенетическими рядами. В настоящее время палеонтологические ряды обнаружены в эволюции морских ежей, слонов, китов, носорогов, некоторых родов моллюсков и других животных.

Гомологичные и аналогичные органы. Важное значение в доказательстве эволюции имело выяснение родственных отношений между ныне живущими группами организмов. Сходство в строении организмов разных групп как свидетельство происхождения их от общего предка являлось в то же время косвенным доказательством эволюции. Сравнительно-анатомические исследования показали, что конечности некоторых позвоночных, например, ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение разных функций, имеют сходные черты строения и общее происхождение. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие — срастаться, могут изменяться относительные размеры костей, однако во всех случаях эти органы развиваются сходным образом из одинаковых эмбриональных зачатков. Органы, которые имеют сходное строение и общее происхождение, называются гомологичными. Примерами гомологии у растений являются перисто-сложный лист гороха с усиками и прилистниками, кувшинчики насекомоядного растения непентеса, стеблевые чешуи хвоща, колючки барбариса, почечные чешуи.

Наличие у организмов разных групп гомологичных органов позволяет установить степень родства между ними, проследить их эволюцию.

В природе часто наблюдаются случаи сходства органов по внешнему виду и выполняемым функциям, которые имеют разное происхождение. Например, крыло птицы и бабочки. Эти органы выполняют сходную функцию, но их строение совершенно различно. Сходство вызвано образом жизни животных, приспособлением их к полету, возникшим независимо у бабочек и птиц, а не происхождением этих форм. Органы, имеющие внешнее сходство и выполняющие одинаковые функции, но имеющие разное происхождение, называются аналогичными. К аналогичным органам относятся, например, колючки барбариса (видоизмененные листья), колючки белой акации (видоизмененные прилистники), колючки боярышника (видоизмененный побег).

Аналогичные органы свидетельствуют о сходных направлениях приспособлений организмов, вызываемых в процессе эволюции действием естественного отбора.

Рудименты и атавизмы. Одним из доказательств эволюции является наличие у некоторых организмов рудиментарных или атавистических органов. Рудименты (лат. rudimentum — зачаток, первооснова) — это органы, которые закладываются в ходе эмбрионального развития, но в дальнейшем перестают развиваться и остаются у взрослых форм в недоразвитом состоянии. Иными словами, рудименты — это органы, утратившие свое значение в ходе эволюции. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, доказывают наземное происхождение его предков. Полностью рудиментированы конечности у змей. У муравьедов рудиментированы зубы. У двукрылых насекомых рудиментирована задняя пара крыльев, превращенных в жужжальца. Рудиментарные органы известны у человека: мышцы, двигающие ушную раковину, третье веко (всего около 90).

Атавизмы (лат. atavus — предок) — появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в ходе эволюции. Среди тысяч однопалых животных встречаются особи, у которых развиваются трехпалые конечности. Известны случаи появления атавистических признаков у человека: развитие дополнительных пар млечных желез, волосяного покрова на всем теле, хвоста. Возникновение атавизмов указывает на историческую взаимосвязь между вымершими и ныне существующими формами.

Сходство зародышевого развития позвоночных. В пользу эволюции органического мира говорят данные эмбриологии. Эмбриологами было обнаружено и изучено сходство начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, бластулы, гаструлы, образования трехслойного зародыша, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

С особой отчетливостью выступает сходство эмбриональных стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех позвоночных обнаруживается закладка жаберных дуг, сходство в форме тела, наличие хвоста, зачатков конечностей. Во многом сходна на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех представителей этого подтипа сначала закладывается хорда, а затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб), головная и туловищная почки и т.д. По мере развития сходство между зародышами ослабевает и начинают все более четко проявляться черты тех классов, к которым животные принадлежат. У наземных животных зарастают жаберные карманы; у зародышей человека особенно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности и др.

По ходу эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Биогенетический закон. На основе зародышевого сходства в развитии позвоночных и многих других эмбриологических и анатомических фактов немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX в. установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Например, у всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда — признак их отдаленных предков. У головастиков — бесхвостых земноводных — развивается хвост. В ходе онтогенеза воспроизводятся, безусловно, не все этапы эволюции, которая совершалась тысячи и миллионы лет. Повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а только с их зародышами. Вместе с тем биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами и для доказательства эволюции органического мира.