Курс биологии для поступающих в вузы

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Эволюционные преобразования во всех случаях незаметны для прямого наблюдения. Однако существование этого процесса доказывается множеством общих признаков, которые имеются у организмов разных систематических групп. Среди доказательств эволюции исторического развития организмов и их филогенетической связи главными являются: палеонтологические, сравнительно-эмбриологические, сравнительно-анатомические, клеточные, генети- ко-биохимические и биогеографические.

Палеонтологические доказательства получены в результате исследования ископаемых остатков вымерших организмов. В настоящее время имеются надежные методы, позволяющие относительно точно определить возраст окаменелости, что показывает историчность видов и надвидовых групп. Установлены основные этапы исторического развития в ходе геологических периодов, темпы и направления. Исследование остатков показало, что эволюция шла по пути постепенного усложнения организации. Палеонтологические находки выявили предковые формы современных организмов, они показали последовательность их появления на Земле и исчезновения. Более подробно основные этапы развития органического мира будут показаны ниже.

Сравнительно-эмбриологические доказательства демонстрируют общность гаметогенеза и ранних стадий онтогенеза у представителей разных систематических групп, а также показывают соотношение филогенеза и онтогенеза. Первым это сходство заметил Аристотель, но детальное изучение было проведено в XIX в. В 1828 г. К. М. Бэр на основе исследований эмбрионального развития позвоночных показал, что эмбрионы разных систематических групп имеют между собой гораздо больше сходства, чем взрослые формы тех же видов. При этом общая закономерность состоит в последовательности появления признаков: сначала появляются общие признаки типа, затем класса, отряда и последними появляются признаки вида. Таким образом, в индивидуальном развитии особи можно наблюдать основные этапы исторического развития всего вида. Наибольшее сходство эмбрионов на ранних этапах и дивергенция на поздних стадиях показывает эволюционную дивергенцию вида. Выявленную К. Бэром взаимосвязь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития Дарвин назвал «законом зародышевого сходства». В 1864 г. Ф. Мюллер предположил, что филогенетические изменения проявляются в онтогенезе двумя способами. Во-первых, эмбриогенез у различных групп идет одинаково до тех пор, пока у более высокоорганизованного представителя появится новый признак, который отсутствует у предковой формы. Во- вторых, у более высокоорганизованных форм развитие идет дольше, потому что прибавляются новые стадии, отсутствующие у более примитивных форм. На основании выводов Мюллера Э. Геккель сформулировал биогенетический закон, который гласил, что онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза. Общие признаки эмбрионов он назвал ценогенезами (например, образование желтка в яйце, яйцевых оболочек, аллантоиса и др.), а признаки предковых форм - палингенезами (например, формирование жаберных щелей и дуг, хорды, хрящевого черепа, однокамерного сердца и др.). Позднее А. О. Ковалевский, А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен четко показали, что на ранних этапах индивидуального развития повторяются только признаки зародышей предковых форм, но не взрослых особей. Некоторые стадии при этом могут выпадать.

Сравнительно-анатомические доказательства показывают общие признаки строения разных групп. Такая общность проявляется в организации систем органов у различных позвоночных, в развитии гомологичных органов, рудиментарных структурах (например, у человека насчитывается свыше 100 рудиментов) и атавизмах (проявление признаков предковых форм).

Сравнительно-физиологические доказательства основаны на общности основных функций различных организмов: питании, дыхании, кровообращении, рефлекторной деятельности и др.

Клеточные доказательства основываются на положениях клеточной теории.

Генетико-биохимические доказательства демонстрируют удивительное сходство молекулярной организации живых существ. Это относится к материальному субстрату наследственности (нуклеиновые кислоты), основным физиологическим процессам клетки и осуществляемым в ней биохимическим реакциям. Организмы используют в основном одни и те же составляющие для построения биомолекул (например, белки построены из 20 аминокислот). У всех одинаков генетический код. Геномы разных организмов имеют между собой много общего. Например, геном человека примерно на 90% совпадает с геномом мыши и лишь на один процент отличается от генома шимпанзе. Присутствием сохранившихся генов далеко отставленных групп объясняется явление рекапитуляции - проявлением общих признаков на ранних стадиях эмбриогенеза, а также рудиментов и атавизмов. Подробно о молекулярной организации, клеточном строении и генетических механизмах рассказывается в разделах, посвященных клетке и генетике.

Биогеографические доказательства основаны на особенностях развития организмов, длительное время изолированных от других. Наиболее ярким примером тому является эволюция сумчатых в Австралии, которые за длительное время освоили те же экологические ниши, что и плацентарные млекопитающие на других континентах.