Наличие гомологичных органов позволяет выделить доказательства эволюции. Эмбриологические, палеонтологические и сравнительно-анатомические доказательства эволюции

На сегодняшний день наука имеет много фактов, подтверждающих реальность эволюционных процессов. Какое самое важное доказательство эволюции? Эмбриологические, биохимические, анатомические, биогеографические и другие подтверждения рассмотрены в данной статье.

Единство происхождения живого мира

В это трудно проверить, но все живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные) имеют практически тот же химический состав. В организме каждого представителя живого мира важную роль играют нуклеиновые кислоты и белки. При этом имеет место сходство не только в строении, но также и в функционировании клеток и тканей. Доказательство эволюции (эмбриологические, биогеографические, анатомические примеры можно найти в этой статье) - это важная тема, в которой должен ориентироваться каждый.

Стоит учитывать, что практические все живые существа на Земле состоят из клеток, которые считаются маленькими "кирпичиками" большой жизни. При этом их функции и строение очень похожи вне зависимости от вида организма.

Эмбриологические доказательства эволюции: кратко

Существует несколько эмбриологических доказательств, подтверждающих теорию эволюции. Многие из них были обнаружены еще в девятнадцатом веке. Современные ученые их не только не отвергли, но и подкрепили множеством других факторов.

Эмбриология - это наука, занимающаяся изучением организмов. Известно, что каждое многоклеточное животное развивается из яйцеклетки. И именно сходство в начальных этапах развитии эмбриона и есть свидетельством их общего происхождения.

Доказательство Карла Бэра

Этот знаменитый ученый, проводивший множество экспериментов, смог заметить, что все хордовые животные имеют полное сходство на начальном этапе развития. Например, сначала у эмбрионов развивается хорда, после этого нервная трубка и жабры. Именно полное сходство зародышей на начальной стадии и говорит про единство происхождения всех хордовых животных.

Уже во время более поздних этапов становятся заметными различительные черты. Ученый Карл Бэр смог заметить, что на первых стадиях эмбрионального плода можно определить только признаки типа, к которому относится организм. Только позже появляются особенности, характерные для класса, отряда и напоследок вида.

Доказательство Геккеля-Мюллера

К эмбриологическим доказательствам эволюции относят закон Геккеля-Мюллера, показывающий связь индивидуального и исторического развития. Ученые рассматривали тот факт, что каждое многоклеточное животное, развиваясь, проходит стадию одной клетки, то есть зиготы. Например, у каждого многоклеточного организма на начальных этапах развития появляется хорда, которая впоследствии заменяется позвоночником. Однако предки современных животных этой части опорно-двигательного аппарата не имели.

К эмбриологическим доказательствам эволюции относят также развитие жаберных щелей у млекопитающих и птиц. Этот факт подтверждает происхождение последних от предков из класса Рыб.

Закон Геккеля-Мюллера гласит: каждое многоклеточное животное во время своего индивидуального эмбрионального развития проходит все стадии филогенеза (исторического, эволюционного развития).

Анатомические доказательства эволюции

Существует три главных анатомических доказательств эволюции. Сюда можно отнести:

1. Присутствие признаков, которые присутствовали у предков животных. Например, у некоторых китов могут развиваться задние конечности, а у лошадей — маленькие копытца. Такие признаки могут проявляться и у человека. Например, бывают случаи рождения ребенка с хвостиком, или же густым волосяным покровом на теле. Такие атавизмы можно считать доказательством связи с более древними организмами.
2. Наличие в растительном и животном мире переходных форм организмов. Стоит рассмотреть эвглену зеленую. У нее одновременно есть признаки и животного, и растения. Наличие так называемых переходных форм подтверждает эволюционную теорию.
3. Рудименты - недоразвитые органы или части тела, которые на сегодняшний день не имеют для живых организмов важного значения. Такие структуры начинают формироваться еще в зародышевом периоде, но со временем их генез прекращается, они остаются недоразвитыми. Анатомические примеры доказательства эволюции можно рассмотреть, изучая, например, китов или птиц. У первой особи есть тазовый пояс, а у второй - ненужные малые берцовые кости. Очень ярким примером считается также наличие рудиментарных глаз у слепых животных.

Биогеографические доводы

Прежде чем рассматривать эти доказательства, нужно разобраться, что же изучает биогеография. Данная наука занимается исследованием закономерностей распространения живых организмов на планете Земля. Первые биографические сведения стали появляться еще в восемнадцатом веке нашей эры.

Биогеографические доказательства эволюции можно изучить, рассматривая зоогеографическую карту. Ученые выделили на ней шесть основных областей со значительным разнообразием обитающих на них представителей.

Несмотря на различия флоры и фауны, представители зоогеографических областей все же имеют множество сходных признаков. Или же наоборот, чем далее друг от друга находятся континенты, тем больше отличаются друг от друга их жители. Например, на территории Евразии и Северной Америки можно заметить значительно сходство фауны, ведь эти материки отделились друг от друга не так давно. А вот Австралия, которая отделилась от других континентов на много миллионов лет раньше, характеризуется весьма своеобразным животным миром.

Особенности флоры и фауны на островах

Биогеографические доказательства эволюции стоит изучать также, рассматривая отдельные острова. Например, живые организмы на островах, только недавно отделившихся от материков, не сильно отличаются от животного мира на самих континентах. А вот давние острова, находящиеся на большом расстоянии от материков, имеют много отличий в животном и растительном мире.

Доказательства в области палеонтологии

Палеонтология - это наука, занимающаяся изучением остатков уже вымерших организмов. Ученые, обладающие знаниями в этой области, с уверенностью могут сказать, что организмы прошлого и настоящего имеют как множество сходств, так и различий. Это также доказательство эволюции. Эмбриологические, биогеографические, анатомические и палеонтологические доводы мы уже рассмотрели.

Филогенетические сведения

Такие сведения являются отличным примером и подтверждением эволюционного процесса, так как позволяют разобраться в особенностях развития организмов отдельных групп.

Например, знаменитый ученый В.О. Ковалевский смог продемонстрировать течение эволюции на примере лошадей. Он доказал, что данные однопалые животные произошли от пятипалых предков, населявших нашу планету около семидесяти миллионов лет назад. Животные эти были всеядными и жили в лесу. Однако изменения в климате привели к резкому уменьшению площади лесов и расширению зоны степей. Для того чтобы адаптироваться к новым условиям, этим животным пришлось научиться в них выживать. Необходимость поиска хороших пастбищ и защита от хищников стала причиной эволюции. За много поколений это привело к изменениям конечностей. Количество фаланг пальцев уменьшилось с пяти до одной. Стало другим и строение всего организма.

Доказательство эволюции (эмбриологические, биогеографические и другие примеры мы разобрали в данной статье) можно рассмотреть на примере уже вымерших видов. Естественно, теория эволюции все еще разрабатывается. Ученые со всего мира пытаются найти больше информации о развитии и изменениях живых организмов.

Вопрос 1. Докажите существование эволюции с точки зрения эмбриологии.

Все многоклеточные организмы, способные к половому размножению, развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. При этом хоро­шо заметно сходство ранних стадий формирова­ния эмбриона с таковыми у достаточно далеких (с точки зрения эволюционного родства) групп организмов. Эмбрион в своем развитии повторя­ет стадии зародышевого развития предковых форм, и чем ближе родство двух видов (таксо­нов), тем больше стадий совпадает. Например, у всех зародышей птиц и млекопитающих закла­дывается двухкамерное сердце и появляются жаберные щели, характерные для рыб. Однако позже нарастают отличия эмбриона млекопи­тающего от эмбриона птицы. Еще позднее, чем отличия между классами, начинают формиро­ваться признаки, характерные для рода и вида. Все это доказывает, что организмы имеют общее эволюционное происхождение, которое можно проследить по зародышевым стадиям.

Вопрос 2. Расскажите о палеонтологических доказательствах эволюционного процесса.

В процессе изучения ископаемых остатков живых организмов были установлены следую­щие закономерности:

в наиболее древних породах разнообразие организмов невелико, оно становится тем больше, чем более молодые породы мы иссле­дуем;
более древние организмы имеют относи­тельно простое строение; усложнение органи­зации также идет в направлении более моло­дых отложений;
обнаружен целый ряд переходных форм между таксонами, которые в настоящее время четко разделены (зверозубые ящеры, архео­птерикс и др.), что доказывает происхождение таких таксонов от общих предков;
найдены предковые формы многих ныне живущих видов.

На основании палеонтологических данных удалось установить, как происходил филоге­нез (эволюционное развитие) многих групп ор­ганизмов. В некоторых случаях (лошади, сло­ны) удалось построить даже так называемые филогенетические ряды — непрерывные по­следовательности предковых форм.

Вопрос 3. Какие органы называют гомологич­ными, какие — аналогичными?

Гомологичные органы формируются в процессе эмбрионального развития из одних и тех же зачатков и выполняют сходные функ­ции. Примером гомологичных органов явля­ются конечности всех наземных позвоночных.

Аналогичные органы имеют разное про­исхождение и строение, но характеризуются внешним сходством и выполняют одинаковые функции. В качестве примера можно привести конечности собаки и конечности муравья, крыло бабочки и крыло летучей мыши.

Вопрос 4. Приведите примеры сходства стро­ения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.

Примером может являться развитие крыль­ев у организмов, освоивших воздушную среду обитания. Крылья бабочек и стрекоз не родст­венны крыльям птиц и летучих мышей, хотя и выполняют те же функции. Другие примеры: хвостовые плавники акулы, дельфина и ихтио­завра; «стреляющие» языки лягушки и хаме­леона; глаз осьминога и глаз человека.

Вопрос 5. В чем причина появления рудимен­тов и атавизмов? Почему они служат доказательст­вами процесса эволюции?

Рудименты — это органы, утратившие в процессе эволюции свое значение. Они закла­дываются во время эмбриогенеза, но полно­стью не развиваются. Причиной наличия ру­диментов является то, что у предковых форм была необходимость в соответствующих орга­нах, однако затем она исчезла, и органы под­верглись дегенерации. Наличие рудиментов — доказательство процесса эволюции, как изме­нения строения органов при изменении усло­вий окружающей среды. Примерами рудимен­тов являются третье веко и ушные мышцы человека, остатки тазового пояса у змей и ки­тообразных, «глаза» пещерных и подземных животных.

Атавизмы — это появляющиеся у отдель­ных особей признаки, характерные для пред­ковых форм, но утраченные в процессе эволю­ции. Причиной возникновения атавизмов яв­ляется активация обычно заблокированных генов, ответственных за развитие таких при­знаков. В норме эти гены, доставшиеся орга­низму от предков, не проявляются. Например, у современной лошади может развиться трех­палая конечность вместо однопалой. Атавиз­мы встречаются и у человека, например допол­нительная пара молочных желез, хвост, воло­сяной покров на лице.

С помощью сравнительной анатомии доказывают родство организмов, сравнивая строение беспозвоночных и ископаемые остатки.

Сравнительно-анатомические исследования обнаруживают черты сходства передних конечностей у некоторых позвоночных животных, хотя выполняющие функции их различны (рис. 28). Приведем в качестве примера плавники кита, передние конечности крота и крокодила, крылья птиц и летучей мыши, руки человека. В зависимости от функции некоторые кости конечностей атрофируются или срастаются. Несмотря на некоторые отличия в размерах, сходные признаки показывают их родство.

Рис. 28. Эволюция передних конечностей наземных позвоночных

Органы, соответствующие друг другу по строению и происхождению независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными.

Рассмотрим гомологичные органы животных на примере крыльев летучей мыши и передних конечностей крота.

Как вы знаете из курса зоологии, крылья летучей мыши приспособлены для полета, а передние конечности крота - для копания земли. Но, несмотря на различные функции, в строении их костей много общего. Конечности крота и летучей мыши состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья, запястья, пясти, фаланг пальцев. Отличие только в том, что кости запястья у летучей мыши слаборазвиты, у крота фаланги пальцев короткие. Несмотря на эти небольшие различия, у них сохраняется общее сходство костей.

Гомологичные органы растений. К гомологии листа относятся колючки барбариса, кактуса, шиповника и усики гороха. Так, колючки барбариса и шиповника, легко отделяющиеся от коры веток, - это видоизмененные листья, защищающие их от поедания животными. Кактусы из-за обитания в условиях засушливости имеют видоизмененные листья-колючки, которые способны экономно расходовать влагу. Усики гороха цепляются за растения, чтобы поднять на свет свои слабые стебли. Несмотря на внешние отличия - колючки, усики, растения имеют общее происхождение.

К гомологии стебля относятся корневища ландыша, касатика, пырея. Клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника - это видоизмененный стебель. Хотя в зависимости от функции они видоизменены, их общий предок - побег.

Аналогичные органы. Внешне очень сложно определить общность происхождения сходных органов. Например, крылья бабочки и птицы служат для полета. Но крылья бабочки - особое образование на спинной стороне груди, а крылья птицы - измененные передние конечности. Внешние сходства связаны с приспособлениями к среде, но родства не имеют.

Органы, выполняющие однородные функции, но не имеющие сходного плана строения и происхождения, называются аналогичными .

Например, конечности крота и медведки (рис. 29) хотя выполняют сходные функции, но их строение и происхождение различны.

Рис. 29. Аналогичные (конечности крота и медведки) органы

Сравнительная анатомия устанавливает родство отдаленных друг от друга видов. Например, зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы. В древности зубы позвоночных животных появились из чешуй, перешедших в ротовую полость. Также слуховая косточка-молоточек млекопитающих входила в состав нижней челюсти костных рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц. Особенности строения костей верхних и нижних конечностей и скелет рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих одинаковы. Это является доказательством единства происхождения всех позвоночных животных.

Промежуточная форма. Между крупными систематическими группами существуют промежуточные формы, свидетельствующие о единстве органического мира. Например, размножение низших яйцекладущих млекопитающих (ехидны и утконоса), наличие клоаки доказывают их сходство с пресмыкающимися.

Сравнительно-анатомические доказательства. Гомологичные органы. Аналогичные органы.

1. Гомологичные органы с общим происхождением и строением развиваются из сходных зачатков.

2. Аналогичные органы выполняют сходные функции, но имеют различное происхождение.

1. В каких случаях проводится сравнительная анатомия?

2. Приведите примеры гомологичных органов у животных.

1. Назовите гомологичные органы растений.

2. В чем различие между аналогичными и гомологичными органами?

1. Приведите примеры аналогичных органов.

2. Дайте определение аналогичных и гомологичных органов.

Лабораторная работа № 4

Примеры сравнительно-анатомических доказательств эволюции

Приборы и оборудование: гербарии гороха, барбариса, шиповника, верблюжьей колючки, малины, клубень картофеля, кактус, корневище ландыша (можно взять касатик), лук; рисунки таракана, кузнечика, водомер (если есть коллекции), рисунок бабочки, чучело птицы, рисунок летучей мыши; влажные препараты речного рака, рыбы, лягушки, ящерицы.

1. Знакомство с гомологичными органами растений.

2. Гомологичные органы животных.

3. Аналогичные органы растений.

4. Аналогичные органы животных.

5. В конце работы заполните таблицу.

Органы, имеющие сходное строение и общее происхождение, независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными . Например, у представителей позвоноч-ных животных , обитающих на суше, в воздухе и в воде, передние конечности выполняют функции хождения, копательную, летательную, плава-тельную. Однако у всех они состоят из плеча, предплечья, образо-ванного локтевой и лучевой костями, костями запястья (рис. 45). Гомологичные органы встречаются также и у растений .

Примеры

Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, шипы барбариса и кактуса. Это видоиз-менённые листья. У животных наиболее яркий пример — передние конечности позвоночных животных.

Аналогичными называют такие органы, которые выполняют одинаковые функции, но имеют различное происхождение. Колючки кактуса образовались в результате видоизменения листьев, шипы боярышника — стебля, а шипы розы и малины — вследствие изме-нения ростков эпидермиса (рис. 46). Примерами аналогичных орга-нов являются также глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных. Глаза у головоногих моллюсков развиваются путём удлинения эктодермального слоя, а у позвоночных — из бокового ростка головного мозга.

Конвергенция

В отдельных случаях эволюционный процесс совершается в результате приспособления организмов, относящихся к различным систематическим группам, к одинаковым условиям обитания в течение миллионов лет . Такой процесс называется конвергенцией (от лат. convergere — приближаться) — схожестью признаков организмов, имеющих различное происхождение, в результате естест-венного отбора и одинаковых условий.

В качестве примера конвергенции можно привести сходство строения тела, органов движения акулы (рыбы), ихтиозавра (пресмыкающиеся , жившие в мезозойской эре и затем вымершие), дельфина (млекопитающие). Сходство внешнего вида представителей подкласса сумчатых и плацентарных из класса млекопитающих — сумчатого крота и крота обыкновенного — также является результатом конвергенции (рис. 47).

Примеры

Примерами аналогичных органов у растений могут служить иглы барбариса, иглы боя-рышника, шипы белой акации (боковые листья), шипы мали-ны (ростки кожицы); у животных — крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела), крылья орла, летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед-ней конечности).

Органы, утратившие в течение эволюционного процесса своё первоначальное значение и находящиеся на стадии исчезновения, называются рудиментарными . У древних предков эти органы были нормально развиты и выполняли определённые функции. Затем, в ходе эволюционного процесса, они потеряли своё биологическое значение и сохранились в виде остаточных органов. Материал с сайта

Примеры

Рудиментарные органы встречаются как у животных, так и у растений. Так, чешуйки у корневища ландышей, пырея, папоротника и комнатного растения аспидистры являются рудиментарными листьями. Вторые и третьи пальцы конечностей лошади, крестцовая кость и кости конечности кита, маленькая пара крыльев у мухи также являются рудиментарными органами. Рудиментарные органы у растений, животных и человека являются важным доказательством эволюции .

Явления атавизма также подтверждают историческое развитие органического мира. Под атавизмом понимают повторение у отдельных особей в онтогенезе признаков, характерных для их далёких предков.

Примеры

Примером атавизма являются случаи рождения зеброобразных жеребят, наличие нечётких полос на спине пегой лошади. Это свидетельствует о том, что дикие предки домашней лошади имели полосатый шерстяной покров. Иногда у коров бывает три пары сосков на вымени . Это указывает на то, что коровы произошли от диких предков, имевших четыре пары сосков.

Картинки (фото, рисунки)

• Рис. 45. Гомологичные органы (передние конечности позвоночных животных): саламандра, черепаха, крот, лошадь, летучая мышь, птица

• 

  Рис. 46. Аналогичные органы: 1- иглы барбариса; 2 - иглы боя­рышника; 3 - шипы белой акации (боковые листья); 4 - шипы мали­ны (ростки кожицы); 5 - крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела); 6 - крылья орла; 7 - летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед­ней конечности)

• 

  Современная биологическая наука имеет достаточно фактов, которые доказывают существование процесса эволюционных изменений живых организмов. Один из них - это гомологичные которых будут рассмотрены в нашей статье.

  Доказательства эволюции

  Органический мир нашей планеты просто поражает своим разнообразием. Все живые организмы настолько разные, что предположить факт единства их происхождения достаточно сложно. Однако этому есть целый ряд доказательств. В первую очередь - это сходство химического состава, а именно наличие молекул белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот. Все представители царств живой природы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

  Эмбриональное развитие позвоночных

  Эмбриологией называют науку о зародышевом развитии. Исследования ученых показали, что на ранних стадиях развития позвоночные практически не отличаются друг от друга. Хорда, нервная трубка, жаберные щели в глотке - все эти признаки есть и у птиц, и у рыб, и у человека. В ходе дальнейшего развития организмы разных классов претерпевают метаморфозы.

  Морфологические доказательства эволюции

  Одним из ведущих доказательств эволюционного процесса является сходство в строении различных частей организма. Этот признак и называется морфологическим. Ярким примером взаимосвязи между отдельными классами позвоночных является утконос. Данное животное по ряду признаков занимает промежуточное положение между рептилиями, птицами и млекопитающими. Соответственно, утконос имеет признаки представителей всех перечисленных классов.

  

  К примеру, размножается это животное, откладывая яйца. При этом он выкармливает своих детенышей молоком, подобно млекопитающим. Плавательные перепонки на ногах, способ процеживания воды через клюв и уплощенный нос делают его похожим на птиц. А еще он вырабатывает яд, как многие рептилии.

  Гомологичные и аналогичные органы

  Некоторые органы животных и растений, несмотря на различные функции, имеют общее происхождение. К примеру, усики гороха прикрепляют растение к опоре, а шипы кактуса уменьшают интенсивность испарения воды. Но в обоих случаях эти структуры являются Такое явление имеет свое название - гомология органов.

  

  А вот иглы барбариса и шипы малины имеют разное происхождение. В первом случае это боковые листья, а во втором - производные покровной ткани растения. Такие органы называются аналогичными. Широкие крылья орла и бабочки также имеют разное происхождение. Хотя на первый взгляд определить это достаточно сложно, поскольку все эти структуры обеспечивают полет. Но у птиц это видоизмененные передние конечности, покрытые перьями. А у насекомых крылья представляют выросты покровов. Конечности же у них расположены под телом и не участвуют в полете.

  

  Гомологичные и аналогичные органы являются прямым свидетельством общности происхождения различных животных. А различия в особенностях их строения обусловлены приспособлением к разным средам обитания и образу жизни.

  Какие органы называются гомологичными: примеры

  Самым типичным примером гомологий являются передние конечности позвоночных. Ласты кита и дельфина, крылья птицы и летучей мыши, руки человека, лапы крота и крокодила выполняют разные функции. Но строение их сходно. Все это передние конечности хордовых позвоночных, состоящие из трех отделов: плеча, предплечья и кисти.

  К гомологичным органам относятся также различных растений. Они обладают значительными отличиями во внешнем строении и функциях. Корневище ландыша имеет удлиненные междоузлия, клубень картофеля накапливает запас воды с питательными веществами, а донце репчатого лука является основой для прикрепления мясистых листьев. Однако все гомологичные органы, примеры которых мы рассмотрели, имеют типичное для Но и это еще не все!

  

  Рассмотреть, какие органы называются гомологичными, можно также на примере Подземный орган растений также может существенно видоизменяться в разных условиях произрастания. Так, у брюквы и моркови главный корень утолщается, запасая питательные вещества. Такие культуры в первый год не дают семян. Осенью их надземные органы отмирают, а за счет подземного корнеплода растение переживает холодное время года. Такие видоизменения и есть ответ на вопрос о том, что представляют собой гомологичные органы. Примеры их - это также воздушные, дыхательные и цепляющиеся корни.

  

  Рудименты и атавизмы

  Морфологическими доказательствами эволюции являются также Это те части растений и животных, которые являются недоразвитыми. У человека это третье веко, второй ряд зубов, а также мышцы, которые двигают ушную раковину.

  Признаками, противоположными рудиментам, являются атавизмы. Это проявление черт предков, не характерных для особей данного вида. В качестве примера можно привести развитие копчикового отдела позвоночника, многососковость, сплошной волосяной покров у человека. Если рассматривать животных, у них атавизмом является развитие задних конечностей у китов и змей.

  Итак, гомологичные органы, примеры которых были рассмотрены в нашей статье, наряду с аналогиями, рудиментами и атавизмами являются морфологическими доказательствами процесса эволюции. Эти признаки проявляются как у животных, так и у растений. Гомологичными органами называют структуры, которые имеют общий план строения, но отличаются выполняемыми функциями. Наличие у человека перечисленных признаков доказывает его происхождение от животных в результате эволюционных преобразований.