Доказательства эволюции живой природы

На этой странице вы узнаете

• Кто самый знаменитый мамонт?
• Что осталось у человека от обезьян?
• Как «икота» объединила человека, рыбу и земноводное?
• Почему у птицы Голубой олуши голубые лапки?

Помните старый фильм «Парк Юрского периода»? Там показывали окаменелости динозавров, их ожившую реконструкцию, остатки заключенные в янтаре и даже поведение животных. Но откуда создатели этого фильма смогли найти все эти детали уже вымершего мира? Пока ведь машину времени не создали.

Развитие живого мира это как пазл, которые ученые пытаются собрать используя знания и современные методы. В этой статье мы узнаем, какие есть доказательства того, что весь живой мир, и мы с вами в том числе, являемся результатом эволюции.

Доказательства эволюции живой природы

Палеонтологические доказательства

Представьте, что у вас в руках есть старая лента от кинофильма. На этой ленте запечатлены кадры, но есть и обрывки. Без этих кадров фильм кажется неполным, теряется его смысл. Палеонтологические находки документально показывают, какие стадии исторического развития проходили отдельные эволюционные ветви.

Кадры эволюции жизни на Земле возможно добыть с помощью следующих палеонтологических доказательств:

1. Ископаемые отпечатки и окаменелости древних организмов.

Кто самый знаменитый мамонт? Мамонтенок Люба самая знаменитая и уникальная находка 21 века. Замороженный труп мамонтенка очень хорошо сохранен: у него полностью целы кожный покров, хобот, все остальные части тела. По определению экспертов, мамонтенок является самкой, погибшей в возрасте около одного месяца примерно 42 000 лет тому назад. При вскрытии в кишечнике мамонтенка были найдены семена, пыльца, споры, остатки растений.

2. Палеонтологические (филогенетические) ряды.

Палеонтологические (филогенетические) ряды — это останки ранее вымерших животных, которые складываются в последовательности, следующих друг за другом предковых форм современных организмов. 

Одним из самых изученных является палеонтологический ряд лошадей.

По собранному палеонтологическому ряду лошади, а именно по изменениям строения скелета черепа и конечностей, можно сделать вывод, что древние предки современных лошадей жили в лесу, питались мягкими листьями и растениями нижних ярусов, прятались в зарослях от хищников. Дальнейшая эволюция лошадей была связана с освоением открытых засушливых пространств. В пищу в новых условиях использовалась жесткая злаковая растительность. Животные спасались от хищников бегством.

3. Переходные формы.

Переходные формы — это группы организмов, несущие одновременно признаки более высшей и низшей групп.

Псилофиты — переходная форма между водорослями и наземными растениями.

Признаки водорослей	Признаки наземных растений
— тело — слоевище, не дифференцированное на органы; — ткани отсутствуют.	— стебель с чешуйками; — устьица в кожице стебля и листьев; — корневище с ризоидами; — есть покровные, механические и проводящие ткани.

Археоптерикс — промежуточная форма между пресмыкающимися и птицами.

Признаки пресмыкающихся	Признаки птиц
— длинный хвост с позвонками; — пальцы с когтями; — наличие зубов; — отсутствие киля; — брюшные ребра.	— внешнее сходство; — наличие крыльев; — оперение; — сходство задних конечностей с цевкой.

• 

• 

Некоторые местообитания на нашей планете почти не изменились со времени их возникновения. Эволюция носит приспособительный характер, поэтому не удивительно, что в таких местообитаниях до сих пор существуют «живые ископаемые» (реликты) — современные организмы, слабо изменившиеся за десятки и сотни миллионов лет. 

• 

• 

Сравнительно-анатомические доказательства

1. Данные сравнительной анатомии свидетельствуют о едином плане строения организмов разных систематических групп.

Так, все позвоночные животные принципиально сходны по строению скелета (череп, позвоночник, пояса конечностей и конечности), нервной системы (головной мозг с пятью отделами, спинной мозг, черепномозговые и спинномозговые нервы), пищеварительной системы и т.д. При этом могут наблюдаться существенные отличия в строении тех или иных органов. 

2. Наличие аналогичных и гомологичных органов.

Аналогичные органы	Гомологичные органы
Это органы и части живых организмов, сходные по внешнему виду и выполняющие одинаковую функцию, но разные по строению и происхождению.	Это органы животных или растений, имеющие одинаковый план строения и развивающийся из сходных зачатков, но выполняющие разную функцию.
Образуются в результате конвергенции – процесс приобретения сходств между малородственными организмами, которое возникает в результате эволюции вследствие приспособления организмов к одинаковым условиям среды или выполнения органами одной и той же функции.	Образуются в результате дивергенции – процесс расхождения признаков у близкородственных организмов в результате приспособления к жизни в разных условиях среды обитания в процессе эволюции.
Примеры: Крылья у различных групп животных. Видоизмененные листья (шипы и колючки растений).	Примеры: Конечности позвоночных животных. Видоизменения побега.

3. Проявление рудиментов и атавизмов.

Рудименты	Атавизмы
органы, утратившие свое функциональное значение в ходе эволюции;закладываются в эмбриогенезе, но у взрослых особей встречаются в недоразвитом виде;они есть у всех особей вида.	Появление у отдельных особей вида признаков, которые существовали у предков, но были утрачены в ходе эволюции, то есть в норме они не проявляются.

Что осталось у человека от обезьян? У каждого десятого есть длинная ладонная мышца, которая бесполезна для человека, но его животным предкам она была очень нужна — позволяла эффективно карабкаться по деревьям. Существует несколько способов определить, есть ли у вас длинная ладонная мышца или нет. Самый популярный — так называемый метод Шаффера: положите руки на ровную поверхность ладонями вверх. Сомкните мизинец и большой палец, а затем слегка поднимите их вверх. Если вы увидели характерную связку на запястье — значит, вы счастливый обладатель рудиментарного органа.

Эмбриологические доказательства

Важную группу доказательств эволюционного процесса составляют данные эмбриологии — науки об индивидуальном развитии организмов. 

Закон «Зародышевого сходства» 

На ранних стадиях развития эмбрионов у представителей разных классов в пределах одного типа наблюдается сходство. На более поздних стадиях данное сходство утрачивается в силу развития наиболее индивидуальных признаков таксона.

Многие помнят тот самый рисунок из учебника биологии 8 класса, на котором изображены эмбрионы разных классов животных в разные стадии развития. Этот рисунок создан на основе работ Карла Бэра. Он подтверждает единство плана зародышевого развития в разных классах позвоночных животных, когда у эмбриона последовательно проявляются признаки типа, класса, отряда, семейства и, наконец, вида. При этом наблюдается сходство определенных эмбриональных стадий высших представителей типа с соответствующими эмбриональными стадиями низших форм, что часто сопровождается закладкой органов, утраченных во взрослом состоянии.

На основе данных эмбриологии был сформулирован биогенетический закон, согласно которому индивидуальное развитие (онтогенез) организма на эмбриональной стадии является кратким (не всегда полным) повторением эволюционного эмбрионального развития (филогенеза) данной группы организмов.

Данный закон сформулировали немецкие исследователи Ф. Мюллер и Э. Геккель в 1864—1866 гг.

Как «икота» объединила человека, рыбу и земноводное? Икота может восходить к древним предкам человека, ведущим исключительно водный образ жизни. Проводка в мозгу, которая выталкивает воду через жабры рыб и заставляет амфибий глотать воздух, была несовершенно перемонтирована у млекопитающих. Это может вызвать спазмы диафрагмы, что является причиной икоты.

Биогеографические доказательства

1. Чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают.
2. Чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различий между их населением (например, флора и фауна Австралии и Евразии).
3. Наличие видов эндемиков.

4. Наличие реликтовых форм.

5. Сходства и отличие видов на материке и островах.

Самый яркий пример — природа Мадагаскара. Здесь отсутствует большинство типично Африканских животных — нет антилоп, жирафов, носорогов, слонов. Нет ядовитых змей, а в пресных водоемах нет пресноводных рыб. Эндемичными видами стали лемуры. Вы его видели, тот самый лемур-король Джуниор из мультфильма «Мадагаскар». 

Молекулярно-генетические доказательства

1. Универсальный генетический код.
2. Сходный химический состав.
3. Сходные биохимические процессы у разных организмов.
4. Общий план строения клеток всех живых организмов.

Например, геном человека примерно на 90% совпадает с геномом мыши и лишь на 1% отличается от генома шимпанзе.

Интересный факт: чтобы конечности стали развиваться, команду подает ген, который есть и у птиц, и у животных, и у человека. Этот ген называется SHH. В случае с нами SHH посылает сигнал к формированию пальцев начиная с мизинца, далее сигнал ослабевает. Но если вдруг в результате мутации сигнал SHH сильнее обычного, пальцев на руке или ноге у человека может оказаться шесть и более.

Результаты эволюции: приспособленность организмов к среде обитания, многообразие видов 

Все многообразие видов, которые мы можем наблюдать — это результат длительной эволюции. Многообразные изменения обеспечили видам живых организмов лучшее приспособление (адаптации) организмов к среде обитания.

Морфологические адаптации:

1. Форма тела.

Торпедовидная форма тела позволяет уменьшить трение об воду и избежать завихрений водного потока, обтекающих дельфина	Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению птиц в воздухе

2. Маскировка.

Благодаря покровительственной окраске организм становится трудноразличимым и, следовательно, защищенным от хищников и жертв.

• 

• 

А сейчас вы видите пример расчленяющей окраски. Зебры и тигры плохо видны уже на расстоянии 40—50 метров из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Заметили, как расчленяющая окраска нарушила представление о контурах тела?

• 

• 

Но иногда врагов нужно сразу предупредить об опасных последствиях. В этом помогает предостерегающая окраска, которая предупреждает потенциального врага о наличии ядовитых веществ или специальных органов защиты. Чем ярче тем ядовитее.

3. Мимикрия — это подражание одного существа другому.

Физиологические адаптации	Этологические (поведенческие) адаптации	Биохимические адаптации
— метаболическая вода у верблюда; — увеличение содержания гемоглобина в условиях высокогорья.	— замирание; — угрожающая поза; — запасание корма; — забота о потомстве; — строительство гнезд.	Приспособления к определенным условиям за счет изменения процессов обмена веществ. К биохимическим адаптациям относятся особенности биосинтеза белка, энергетического обмена или фотосинтеза.

Почему у птицы Голубой олуши голубые лапки? Насыщенный голубой цвет их лап объясняется наличием красящего пигмента — каротиноида. Это вещество вырабатывается в организме олушей из липидов, которые птицы получают, питаясь морской рыбой. Яркий насыщенный цвет характерен для молодых и здоровых птиц. Интересно, что если олушу лишить ее привычного питания — морской рыбы, то всего через пару дней ее лапки станут бледно-серого цвета.

Термины

Эндемики — растения или животные, встречающиеся только в определенной географической местности и больше негде.

Реликты — это ныне живущие виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп прошлых геологических эпох.

Конвергенция — возникновение сходных приспособлений к одинаковым условиям среды у не близкородственных групп организмов.

Дивергенция — процесс расхождения признаков и свойств у организмов, занимающие одну систематическую категорию.

Фактчек

• К палеонтологическим доказательствам относятся: ископаемые остатки вымерших организмов, переходные формы, филогенетические ряды современных видов.
• К сравнительно-анатомическим доказательствам относятся: рудименты и атавизмы, гомологичные и аналогичные органы, общий план строения.
• Эмбриологическими доказательствами являются: сходство зародышей разных групп животных на ранних стадиях эмбрионального развития (закон Бэра) и закон Мюллера и Геккеля.
• Биогеографические доказательства показывают область распространения и зарождения видов.
• Молекулярно-генетические доказательства позволяют сравнивать даже очень отдаленные группы организмов — бактерии, эукариоты и археи — и делать вывод об их эволюционном родстве.
• Адаптации могут быть морфологическими, этологическими, физиологическими и биохимическими.

Проверь себя

Задание 1.
Выберите пример этологической адаптации:

1. колючки у кактуса
2. окраска бабочки-махаона
3. угрожающая поза 
4. метаболическая вода у верблюда

Задание 2. 
Что является аналогичными органами?

1. легкие тритона и плавательный пузырь рыбы
2. ноги человека и ласты тюленя
3. крылья птицы и конечности льва
4. жабры акулы и жабры рака

Задание 3.
Выберите атавизм человека:

1. хвост 
2. аппендикс 
3. редкий волосяной покров 
4. третье веко 

Задание 4.
Выберите палеонтологическое доказательство эволюции:

1. остаток третьего века у человека
2. рождение людей с густым волосяным покровом на теле
3. копчик в скелете человека
4.  филогенетический ряд лошади

Ответы: 1. — 3; 2. — 4; 3. — 1; 4. — 4.