Конспект урока: Макроэволюция

Понятие макроэволюция 

Историческое развитие живых существ не заканчивается на уровне видов. Изменения организмов могут быть настолько кардинальными, что дадут начало существованию принципиально новым существам. Развиваясь и приспосабливаясь к окружающей среде, те, в свою очередь, приведут к увеличению разнообразия популяций. В этом случае говорят, что эволюционные процессы вышли из пределов вида. Так как новые организмы в силу качественных изменений приводят к образованию большой группы разных видов, в природе такие события происходят постепенно, на больших территориях и очень долгое время. Чтобы произошли крупные генетические преобразования, необходима смена большого количества поколений.

Процесс эволюционных преобразований надвидового масштаба, происходящих на больших пространствах, на протяжении больших отрезков времени, который приводит высших систематических групп — родов, семейств, классов, — называется макроэволюция.

Макроэволюция совершается на основе микроэволюционных процессов. Таким образом, в основе лежат те же самые факторы эволюции: наследственная изменчивость, естественный отбор, изоляция, борьба за существование. Только приводят они к большим изменениям, чем появлением нового вида.

Охарактеризуем макроэволюцию:

1. Происходит формирование надвидовых таксонов.
2. Осуществляется посредством микроэволюции, идёт дальнейшее развитие с помощью движущих сил.
3. Требует исторически больших промежутков времени.

Если микроэволюцию человек может отследить и экспериментально воссоздать, то макроэволюция недоступна непосредственному наблюдению. Благодаря таким наукам, как генетика, цитология, биохимия, палеонтология, геология и ряд других, можно найти доказательства существования тех процессов, о которых идёт речь. Давайте познакомимся с доказательствами существования макроэволюции. 

Сравнительно-морфологические доказательства

• Гомологичные органы

При сравнительном изучении анатомии групп животных или растений становится ясно, что по ряду структурных особенностей они сходны, а значит имеют общее происхождение. Такие органы, построенные по одному плану и развивающиеся из одних и тез же зачатков, называют гомологичными.

Различия в строении гомологичных органов доказывают возможность дивергентной эволюции, основанной на расхождении признаков при адаптации разных групп организмов к специфичным условиям обитания.

Пример 1

 

Видоизменения одного органа имеют общее происхождение и чаще всего разную функцию (не обязательно) и являются гомологичными органами.

 

Примеры гомологичных органов у растений: 

• клубень, луковица и корневище, усики винограда, колючки боярышника (все видоизменённые побеги, но функция разная);
• видоизменённые корни: корнеплод, корнеклубни, клубеньки и т. д.
• колючки кактуса, барбариса и усики гороха (видоизменённые листья);
• колючки боярышника и усики винограда (видоизменённые побеги: колючки — защита, усы — опора)
• тычинки и листья растений (тычинки — это производные листьев);
• чашелистик, лепестки розы, плодолистики, прицветники и тычинки, листья, чешуя лука (это всё видоизменённые листья);
• корневище ландыша и розеточный побег примулы (это побеги);
• шишки хвойных и стробилы хвощей (побеги).

Рис. 1. Гомологичные органы у растений — видоизменения побегов

 

Пример 2

Рис. 2. Гомологичные органы — конечности млекопитающих

Примеры гомологичных органов у животных:

• пятипалые конечности у млекопитающих (рис. 2) построены по единому плану, расположены в одинаковом месте, развиваются сходным образом из одних и тех же эмбриональных лепестков;

Рис. 3. Гомологичные органы — конечности позвоночных

• конечности у позвоночных животных так же являются гомологичными органами (рис. 3).

 

Различие в строении гомологичных органов объясняется дивергенцией признаков при адаптации к среде разных групп организмов.

• Аналогичные органы

Другим доказательством существования эволюционных процессов служит следующий факт. У организмов, явно несвязанных близким филогенетическим родством, но адаптированных к одним и тем же условиям среды, наблюдаются сходные структуры в строении тела — аналогичные органы. Существование аналогичных структур позволяет говорить о возможности конвергентной эволюции.

Пример 3

 

На рисунке 4 вы видите примеры аналогичных органов у животных и растений.

 

Крот (Класс Млекопитающие) и медведка (Класс Насекомые) родственно далеки, но их передние конечности выполняют одинаковую функцию, вследствие этого похожи внешне. Но строение их различно, как и происхождение.

Рис. 4. Аналогичные органы

Рис. 5. Примеры атавизмов у человека

• Атавизмы

Атавизм представляет собой факт появления у конкретного организма тех или иных признаков, которые были свойственны их предкам, но утрачены в процессе эволюции. 

Их появление связано с тем, что ДНК не теряет со временем те гены, которые ответственны за данные признаки, хотя в большинстве случаев их проявления блокируются генами-репрессорами. Важно отметить, что атавизмы проявляют себя у конкретной особи, остальные организмы популяции не будут иметь такого признака. 

• Рудименты

Рудименты — органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Закладываются во время зародышевого развития, но полностью не развиваются. Такие признаки есть у всех организмов в популяции.

Рудиментарные органы помогают установить путь филогенеза. Ч. Дарвин считал, что наличие рудиментов доказывает происхождение человека от животных. 

Рис. 6. Рудименты человека

Рис. 7. Рудименты животных

• Переходные формы

На планете существуют уникальные организмы, которые тяжело отнести к какой-либо систематической группе. Дело в том, что они в своём строении имеют признаки разных таксономических групп. Таких животных называют переходными формами.

Рис. 8. Сходство эмбрионального развития позвоночных животных

Сравнительно-эмбриологические доказательства

 

Согласно закону рекапитуляции, согласно которому «онтогенез повторяет филогенез», стадии эмбрионального развития повторяют эволюционную историю родственной систематической группы. На примере развития зародыша позвоночного у него происходят изменения, в результате которых он приобретает признаки рыб, амфибии, рептилии, птицы и в конце млекопитающего (рис. 8). На начальных этапах развития эмбрионы имеют двухкамерное сердце и жаберные щели.

Палеонтологические и биогеографические доказательства

Палеонтология занимается изучением останков и следов вымерших животных. В самых древних породах, содержащих ископаемые останки, встречаются организмы лишь нескольких типов, и все они имеют простое строение. Более молодые породы содержат более разнообразные ископаемые останки со всё более сложным строением. Так же палеонтология объясняет прерывистое распространение видов на планете дрейфом континентов. Останки одного и того же вида животного были найдены в разных уголках нашей планеты. Значит, происходила миграция и расселения организмов. Были найдены переходные формы.

Молекулярно-биохимические, цитологические и генетические доказательства

По мере разработки более точных методов биохимического анализа, эта область исследований стала источником новых данных в пользу эволюции. Было обнаружено:

• наличие одинаковых веществ в клетках у родственных организмов;
• схожее клеточное строение организмов;
• сходный элементарный химический состав всех молекул (98 % молекул состоят из 4 элементов: C, N, O, H);
• ДНК-код, в котором записаны гены, которые передали предыдущие поколения.