Признаки эволюции
Эволюция видов и их производных совершается в конкретных условиях, в определенной жизненной обстановке. Все, что ее составляет, называется средой жизни.
Под средой понимается исторически сложившаяся система биотических (т. е. создаваемых организмами) и абиотических (физико-химических) факторов, воздействующих на любую живую форму на любых стадиях ее индивидуального развития. Кроме понятия среды необходимо ввести более узкое, но весьма важное понятие условий существования. Это понятие было хорошо обосновано в работах Т. Д. Лысенко и его сотрудников. Под условиями существования следует понимать не всю совокупность, а выборочные факторы среды, необходимые организму для прохождения и завершения последовательных стадий его индивидуального развития. Качество каждого выборочного фактора (например, температура, влажность, свет и т. п.) и его количества специфичны для каждой стадии и для каждой живой формы, причем эта специфичность обусловлена исторически сложившимися требованиями последней.
Среда, условия существования и исторически сложившиеся свойства видовой формы имеют огромное значение. Отношения этих факторов определяют собою конкретные закономерности эволюции. Однако, наряду с последними должны быть указаны некоторые общие закономерности исторического развития, приложимые ко всем группам организмов. Ниже дана краткая характеристика этих общих закономерностей органической эволюции.
а) Органическая эволюция, как всякое развитие, непрерывна. Этот тезис следует понимать в том смысле, что любой вид, рассматриваемый во времени, может быть представлен непрерывной серией следующих друг за другом поколений. Повсеместное уничтожение одного из них достаточно, чтобы навсегда прервать его существование. Следовательно, непрерывная серия поколений есть материальная основа непрерывности эволюционного процесса. Понятие о непрерывности его включает в себя также представление о непрерывном количественном накоплении в сериях последовательных форм новых изменений.
б) Накопление новых изменений ведет к качественной перестройке живых форм. Серии поколений не прерывались. Их непрерывность не нарушалась. Однако одно из новых поколений нового геологического горизонта оказалось в результате процесса накопления новых особенностей, настолько отличным от предшествующих, что специалист отнесет его к новому виду. Произошел, следовательно, качественный скачок, качественный перерыв в непрерывной серии поколений.
В этом смысле вполне уместно говорить об единстве прерывности и непрерывности эволюционного процесса.
Эта качественная прерывность непрерывного эволюционного процесса материально выражается в том, что старые виды замещаются происшедшими от них новыми видами. Именно таково содержание процесса смены форм во времени.
в) Эволюционный процесс носит приспособительный характер. Биологические виды эволюируют в процессе приспособления к среде и условиям существования. Культурные формы эволюируют через приспособление их человеком к его хозяйственным или спортивным интересам. Эта особенность органической эволюций составляет один из наиболее характерных признаков ее.
Под приспособлением, или адаптацией, понимается, в первую очередь, исторический процесс, ведущий к развитию органических форм, строение и функции которых приведены в соответствие с их жизненной обстановкой. Во-вторых, под адаптацией понимается также результат упомянутого процесса, т. е. явление соответствия морфо-физиологической организации живых форм конкретной среде. Этого рода соответствие в известной мере обеспечивает существование живой формы в данных условиях внешней среды.
г) Факты исторической геологии и палеонтологии убедительно свидетельствуют далее о том, что общее направление эволюции ведет к повышению организации живых форм.
Этот процесс крайне сложен и биологически специфичен. Простые эмпирические факты показывают, в частности, что, с одной стороны, группы форм высшей организации происходят от групп низшей организации. С другой же стороны, в геологической современности наблюдается одновременное существование и низших и высших групп органических форм.
Необходимо иметь в виду, что повышение организации составляет, разумеется, главный результат органической эволюции. Однако эволюция может осуществляться и без повышения организации. Этот последний факт не может быть оставлен без внимания, так как органическая эволюция без повышения организации есть одна из форм приспособительного совершенствования организмов.
Нельзя при этом забывать, что процесс приспособления, как правило, происходит не путем гармонического изменения, в соответствии с новыми условиями, тех же форм, которые существовали и раньше, а в результате замещения их новыми, возникшими в процессе преобразования их потомства. При этом старые формы, в том числе и старые виды, уже не соответствующие новым условиям, вымирают.
д) Здесь следует напомнить, что если данная форма вымерла, то практически процесс оказывается необратимым. Вымершие виды, независимо от того, дали они начало новым видам или нет, не появляются вновь. Исторически сложившиеся формы, следовательно, неповторимы, эволюция не идет в обратном направлении, она всегда имеет своим следствием возникновение качественно новых форм. В этом смысле необратимость эволюции — ее неповторимость — является одним из характерных признаков ее.
е) Органическая эволюция имеет своим следствием огромное многообразие живых форм. Достаточно вспомнить общую численность биологических видов и качественную неповторимость каждого из них, чтобы представить себе размеры этого многообразия.
Если нам, например, известно до 300 000 видов жуков, то этот факт означает, что любой из этих видов отличен от любого другого. Неповторимость 1 500 000 видов животных и 300 000 видов растений может служить мерилом колоссального многообразия жизни.
Однако, это многообразие не анархично. Напротив, оно строго закономерно и определяется степенью родства между видами и формами их приспособлений к среде.
Всем организмам, населяющим нашу планету, свойственен целый ряд общих особенностей, касающихся даже деталей организации и способов индивидуального развития. Таковы, например, организация животной и растительной клеток, процессы их размножения, явления кариокинеза, поведение хромосом, явления физиологии оплодотворения, явления питания, дыхания, обмена веществ и т. п. Всеобщность многих этих особенностей позволяет обосновать систему особой отрасли биологических знаний — общую биологию, которая изучает биологические закономерности, приложимые ко всем организмам.
Эти факты служат важным доказательством исторической целостности и единства органического мира. С полным правом можно утверждать, что органический мир имеет единое, или монофилетическое, происхождение. Если это так, то становится понятным, что многообразие форм не может быть анархичным.
Однако, оставаясь на почве монофилетических представлений, необходимо в то же время объяснить, каким образом факт единства органического мира может быть сопоставлен с фактом его огромного многообразия.
Если, например, животный мир имеет общий корень происхождения, т. е. возник монофилетически, то в таком случае его многообразие можно объяснить лишь как результат его эволюции в разных направлениях от общего корня, т. е. как результат дивергенции.
Закон монофилетического происхождения органических форм к закон их дивергентного развития составляют, наряду с перечисленным выше, важные элементы общей характеристики эволюционного процесса.
Перечисленные выше общие закономерности эволюции имеют свои причины, вскрытие которых должно быть основной задачей науки об органической эволюции. Эту задачу выполнил Чарлз Дарвин (1809—1882), создавший стройное эволюционное учение, основная ценность которого и заключается в выяснении факторов, причин или движущих сил органической эволюции. Дарвин показал, что эволюция организмов движется естественным отбором, в процессе которого через непрерывное вымирание менее приспособленных форм достигается выживание тех организмов, которые лучше соответствуют или более приспособлены к конкретным условиям среды.
В свете теории отбора факты и закономерности органической эволюции получили подлинно научное, материалистическое и вместе с тем методологически однозначное причинное объяснение. Именно в этих условиях знания об органической эволюции превратились в целостную систему знаний, в которой все элементы, все вопросы, все стороны эволюционной проблематики вскрываются в их естественных, а потому и необходимых связях.
ледствие описаниях отношений оказалось, что эволюционное учение Дарвина, или дарвинизм, покрывает собою все поле эволюционной проблематики и что все категории фактов органической эволюции укладываются в его системе и причинно объясняются в ней. Дарвин показал, что органическая эволюция идет через приспособление живых форм к условиям среды. Далее, он выяснил, что приспособленное состояние их достигается в рядах поколений в результате выживания тех особей, которые изменились, и притом — в относительном соответствии с условиями среды. Следовательно, Дарвин показал, что приспособительная изменяемость живых форм есть необходимое условие, без которого они не могут удержаться в жизни. Тем самым было доказано, что органическая эволюция есть необходимость, т. е. представляет собою особую форму движения или развития живой природы.
Итак, эволюционная теория Дарвина:
- показывает, что органическая эволюция есть биологическая необходимость,
- вскрывает тем самым, что вопрос идет об особой форме движения (развития) материи,
- дает возможность утверждать на этом основании, что эволюционная проблематика составляет предмет особой науки,
- предлагает методологически однозначное материалистическое причинное объяснение всем фактам эволюции,
- покрывает собою все поле эволюционной проблематики.
Ни одна другая эволюционная теория не достигает подобных результатов, почему наука об органической эволюции по справедливости и должна быть названа, в честь ее основоположника, дарвинизмом.
Само собой понятно, что дарвинизм изучает органическую эволюцию. Исследование органической эволюции имеет, однако, свою внутреннюю логику, которая была обоснована Дарвином и продвинута вперед его последователями.
Источник: www.activestudy.info
В предыдущей статье про эволюцию было рассказано, как ученые про все это узнали, какими методами пользовались. Благодаря этим методам наука накопила массу доказательств того, что виды живых организмов на нашей планете с течением времени изменяются. И на основе доказательств создала единственную теорию, объясняющую эти изменения.
Это теория эволюции Чарльза Дарвина, которую теперь называют «неодарвинизмом», потому что она подтверждена генетикой.
Эволюция происходит среди огромного числа видов на протяжении громадных периодов времени и является системным процессом. Эволюция осуществляется путем изменения того, что есть, она не делает новые виды с нуля.
Суть эволюции заключается в следующем. На планете постоянно изменяется среда обитания, при этом индивиды изменяют то, что имеют. Если это им не удается, то они вымирают, потому что не приспособились к жизни в новых условиях.
За 4,5 миллиарда лет существования нашей планеты не удалось приспособиться к изменяющимся условиям 99,99% видов. Поэтому человечеству вместо насаждения демократий и контроля за ценами на нефть нужно озаботиться тем, чтобы вовремя измениться как виду под новые условия, которые на планете обязательно создадутся. То есть речь идет об управляемой эволюции. Но подробнее об этом в следующих статьях.
Один пример управляемой эволюции — газонокосилки ведут отбор одуванчиков в сторону низкорослости и быстрого роста цветоножек.
Технически эволюция видов проходит так (упрощенное представление).
Основой эволюции является изменение генов индивидуумов. Главные причины изменений две – внешние (мутации — действие ультрафиолета, радиации, высоких температур и т.д.) и внутренние (комбинация генов отца и матери). Можно сказать, что мутации генов это ошибки копирования из-за действия ряда факторов. В результате мутации генов рождается потомство, у которого присутствует новые свойства организма. Чуть длиннее хобот, чуть больше мозг, чуть больше или меньше шерсти.
Мутации генов бывают нейтральными, вредными и полезными.
В результате нейтральных мутаций новые признаки организма на его жизнь не оказывают никакого влияния. Например, в условиях среднего климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Ему стало чуть теплее и все.
Вредные мутации приводят к тому, что организм хуже переносит условия окружающей среды. Например, в условиях жаркого климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Он начал перегреваться. А это негативно сказывается на его работоспособности (вспомните себя на жаре в сорок градусов), на работе головного мозга (хуже соображает) и в ряде случаев может привести к стерилизации (нет потомства). Такому организму становится сложнее выжить и он погибает, не оставив потомства.
Полезные мутации приводят к тому, что организм лучше переносит условия окружающей среды. Например, в условиях холодного климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Ему стало теплее, ему проще выжить, он может дольше находиться на открытом воздухе, он может добыть больше еды. И наконец ему проще дожить до репродуктивного возраста и оставить после себя потомство, часть из которого унаследует ген «большей шерстистости».
То есть основным звеном в механизме эволюции является процесс размножения индивидуумов, обладающих новыми признаками. При изменении условий обитания часть организмов не обладает нужными для выживания признаками. Они погибают до того, как обзаводятся потомством и линия передачи генов организмов с такими признаками прерывается. Другая часть нужными свойствами организма обладает, она выживает и оставляет после себя потомство, обладающее этими признаками.
Из этого потомства выживают те, у кого эти признаки усиливаются. Например, наступает ледниковый период, становится холоднее и выживают только те виды, которые с каждым новым поколением все больше обрастают шерстью. И вот вам новый вид – шерстистый носорог.
Эволюция состоялась.
Можно сказать так: признаки, способствующие размножению вида, подвергаются положительному естественному отбору. То есть способствуют выживанию особей вида, у которых такие признаки присутствуют. А признаки, препятствующие размножению вида, подвергаются отрицательному естественному отбору. То есть способствуют вымиранию особей вида, у которых такие признаки присутствуют.
Возвращаясь к носорогам — неприспособившиеся особи могли все погибнуть, тем самым предковый вид вымирает полностью. Или часть могли мигрировать на юг и остаться в живых на новых территориях. При этом на планете осталось жить два новых вида носорогов.
То есть вымирание видов происходит из-за того, что они не приспосабливаются к новым условиям окружающей среды. А появление новых видов происходит из-за разделения видов. Например, часть динозавров начали летать и дали начало птицам. Другая часть спустилась в воду и стала китами. А третья часть осталась на суше и вся вымерла.
Еще пример. Кистеперые рыбы, являющиеся предками всех сухопутных животных и птиц, в погоне за добычей стали выскакивать на берег. У части рыб постепенно усилились мышцы плавников и они смогли начать понемногу перемещаться по суше. И далее плавники эволюционировали в ноги, а рыбы превратились в сухопутных животных. А часть рыб так и осталась жить в воде. Вот вам и два новых вида.
В среде со стабильными условиями эволюция идет значительно медленнее. Но стабильность играет против видов, если условия вдруг начинают резко меняться, то большая часть видов не успевает приспосабливаться и вымирает.
В местах со стабильными условиями (это обычно тропики), виды имеют больше потомков и меньше о них заботятся. То есть уровень кооперации в холодном климате генетически выше, чем в теплом. Потому в западных странах, где теплее, выше уровень индивидуализма, а в России, где холоднее, больше коллективизма.
Чем больше изменяется среда обитания вида, тем быстрее он эволюционирует или движется к вымиранию. После изменения среды обитания эволюция ускоряется, а затем будет постепенно замедляться по мере приближения к равновесию.
Отбор, не уничтожающий популяцию полностью, ускоряет ее эволюцию. И чем большая доля индивидов не оставит потомства, тем быстрее популяция будет эволюционировать (при условии сохранения хотя бы минимального числа индивидов, необходимого для поддержания популяции).
Кстати, все живые организмы генетически запрограммированы на старение и умирание. Старение является неоправданной потерей размножающихся взрослых индивидов и не является биологически необходимым, так как некоторые виды живут сотни и тысячи лет (например, остистая сосна до 5000 лет). Но если индивид не состарится и не умрет, освободив территорию и ресурсы для следующего поколения, цикл смены поколений замедлится, и вид будет неспособен эволюционировать с достаточной скоростью, чтобы поспевать за изменениями среды. Эта проблема решается с помощью генетических часов, вызывающих старение индивидов.
Основной причиной, приводящей к эволюции видов, является изменение условий окружающей среды. То есть изменение климата. Сильнее всего климат меняется в умеренных широтах, в тропиках и на севере он более стабилен. Поэтому скорость эволюции больше именно в умеренных широтах.
Второй по значимости причиной естественного обора после климата является половой отбор.
Наличие полового отбора означает, что полы не вступают в отношения неразборчиво, но предпочитают индивидов противоположного пола с определенными признаками. При этом наиболее осторожным будет пол, больше теряющий при неудачном выборе, а это, как правило, женщины.
Пол, развивший много избыточных признаков, не являющихся полезными при добыче пищи, уклонении от хищников и тому подобном, но обращенных к противоположному полу, безусловно, пройдет половой отбор. У птиц почти всегда самцы имеют такие признаки. Самцы часто ярко окрашены, имеют красочное оперение и поют прекрасные песни, привлекающие как самок, так и хищников. Избыточные признаки говорят самкам, что самец должен обладать действительно превосходными качествами, чтобы при такой яркой внешности не быть съеденным.
Среди людей раньше женщины выбирали мужчин за силу, так как она была нужна для выживания. Сейчас предполагается, что женщины выбирают мужчин за интеллект, который при выживании стал важнее физической силы. Интеллект хорошо коррелирует с благосостоянием и с более низкими уровнями преступности, психопатии и другими показателями, желательными для большинства женщин.
Третьей причиной естественного отбора стал групповой отбор. Прошли миллионы лет от появления первых приматов до того, как предки человека стали групповыми животными. Групповое поведение по-прежнему глубоко укоренено в наших генах, и мы можем видеть сегодня, как легко мы объединяемся в группы и как важно для нас быть принятым другими в свои группы. Преданность своей группе возникла оттого, что индивиды, действующие заодно с товарищами к своей взаимной выгоде, особенно в конфликтах с окружающими, были успешнее в репродуктивном отношении в сравнении с непоступавшими так.
Периодически встает вопрос – кто руководит эволюцией? Есть два ответа на этот вопрос. Ученые говорят, что никто, верующие говорят, что эволюция проходит по замыслу бога, то есть высшего разумного существа, который почему-то потом уничтожил 99,99% своих творений.
Научный подход к этому вопросу такой. Существуют физические законы в соответствие с которыми происходят физические процессы. Если с горы катится камень, то можно выдвинуть две версии. Первая (религиозная) – камень двигается вниз по воле бога, вторая (научная) – камень катится под действием физического закона гравитации.
Эволюция также происходит под действием физического процесса мутации генов. Это приводит к появлению особей, которые обладают новыми признаками. Те особи, у которых их новые признаки позволяют выжить в меняющихся условиях, выживают и размножаются. Их потомки также постепенно меняются и так образуется новый вид. То есть среди родившихся выживает и дает потомство наиболее приспособленный. Те особи, у которых их имеющиеся и новые признаки не позволяют выжить в меняющихся условиях, погибают и не оставляют после себя потомства. В этом заключается естественный отбор. Так происходит эволюция и никто ей не руководит.
Хотя в природе есть управляемая эволюция живых организмов, которую проводит человек. Это выведение новых сортов растений и новых пород домашних животных. Цветки томатов одного сорта опыляют другим сортом, из плодов этих цветков берут семена, выращивают из них новые растения. Если они обладают новыми полезными потребительскими свойствами (повышенная урожайность, устойчивость к фитофторе и т.д.), то этот сорт оставляют и размножают. Если полезных свойств нет или сорт стал хуже родительских, то его уничтожают.
Точно так же происходит в естественных условиях. Только осуществляется проще и всего по одному критерию — те виды, которые оказались более приспособленными к жизни в окружающих условиях, выживают и дают потомство. А неприспособленные погибают, потомства не дав.
Природа не испытывает сентиментальных чувств, не входит в положение слабых и беспомощных, и не пытается создавать личности определенного типа. Конечным продуктом в любом случае является успешное воспроизводство, вне зависимости от того, каким бы нам это ни казалось жалким, подлым или унизительным. Воспроизводитесь активнее других и останетесь в игре, иначе вы выбываете. И так постоянно.
Мы можем либо знать, как проходит эволюция, либо верить в это. Знание это теория, подкрепленная доказательствами. Верование это теория, существующая без доказательств.
В жизни мы в 99,99% случаев оперируем знаниями, а не верованиями. Мы постоянно используем доказательства, которые можно зафиксировать.
Сотрудник ГИБДД показывает водителю индикатор радара, на котором показана скорость автомобиля. Водитель конечно может сказать «а я верю в то, что ехал с другой скоростью», но его веру в расчет не приму.
Судья, какой бы он ни был религиозный, изучает доказательства, а не то, во что верят участники процесса.
Бухгалтера, инженеры, учителя, сантехники, продавцы и т.д. – мы все оперируем фактами, а не плодами чьего-то воображения.
Эволюция действует по физическим законам, а не по указке выдуманного высшего существа.
Споры о том, как появились живые организмы и кто их создал ведутся давно. Вначале они проходили очень просто. Из тех, кто не был согласен с тем, что "бог создал мир за шесть дней", делали шашлык на костре. Затем сторонников шестидневного творения стало значительно меньше и сейчас в это верят только люди, находящиеся на ранней стадии умственного развития. Потому что отрицать научно доказанную эволюцию стало очень сложно — слишком много фактов свидетельствуют о нет.
Сейчас у сторонников религиозной теории (верю во что прикажут) другая фишка — "да, эволюция была, но проходит она по воле бога". И на закономерный вопрос — "зачем бог сделал миллионы видов живых существ и потом 99,99% из них уничтожил" дается два примитивных ответа — "на все воля божья" и "пути господни неисповедимы".
Интересно, но теорию эволюции разрушить очень легко — для этого достаточно найти останки живого организма в слое не своего периода. Это как если в куске угля найти десятирублевую монету, то вся теория образования угля сразу закончится. Так вот, люди занимаются археологией несколько сотен лет. И они ни разу не нашли остатков живых существ в слоях не своего периода. А это значит, что теория эволюции Дарвина верна.
Следующая статья будет посвящена эволюции человека – как из приматов получились современные люди.
Источник: sianie1.ru
Пути эволюции
В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.
Биологический прогресс подразумевает победу вида в борьбе за существование. Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:
- Численность вида увеличивается
- Ареал расширяется
- Смертность особей уменьшается
- Рождаемость увеличивается
- Происходит процветание вида
Основными направлениями биологического прогресса являются:
- Ароморфоз (греч. airomorphosis — поднимаю форму)
- Идиоадаптация (греч. ídios — свой, своеобразный, особый)
- Общая дегенерация (лат. degenero — вырождаться, перерождаться)
Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.
Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.
Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?
На самом деле, если орган или система органов не нужна организму в его условиях обитания — то зачем она? Эта система может исчезнуть и освободить место для других, более полезных в данных условиях, органов.
У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?
Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:
- Численность вида уменьшается
- Ареал сужается
- Смертность особей возрастает
- Рождаемость уменьшается
- Происходит вымирание вида
Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.
Сравнительно-анатомические доказательства эволюции
Изучение строения органов и их эволюционных изменений у различных групп организмов является основой выявления сравнительно-анатомических доказательств эволюции. Яркими примерами анатомических доказательств эволюции являются гомологичные и аналогичные органы.
- Гомологичные органы (гомология, от греч. homo(s) — равный, одинаковый)
- Аналогичные органы (греч. análogos — соответственный)
Такие органы развиваются из одних и тех же зародышевых листков, имеют общий план строения, но выполняют разные функции. Это связано с тем, что животные освоили разные среды обитания, из-за чего происходит дивергенция (лат. divergo — отклоняюсь) — расхождение признаков у первоначально близких животных в ходе эволюции.
Гомологичны между собой скелеты конечностей различных классов позвоночных: рука — ласт — крыло птицы, колючки кактуса — усики гороха — листья растений.
Аналогичные органы развиваются из разных зародышевых листков, имеют различное строение, но выполняют схожие функции. Такое сходство возникает в результате приспособления к одним и тем же условиям среды, из-за чего происходит конвергенция (лат. convergo — сближаю) — схождение признаков у неблизкородственных видов в ходе эволюции.
Аналогичными органами являются крыло птицы — крыло бабочки, глаз человека — глаз кальмара, усики винограда — усики гороха, жабры рака — жабры рыбы.
В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас мы обсудим рудименты и атавизмы.
Рудименты (лат. rudimentum — зачаток) — органы, которые в ходе эволюции утратили свое функциональное значение. Они сохраняются в течение всей жизни и в норме обнаруживаются у человека и животных.
У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток), третье веко (эпикантус).
Атавизмы (лат. atavus — отдалённый предок) — случаи проявления у отдельных особей признаков дальних предков. Атавизмы сугубо индивидуальны и не являются нормой. Они также являются доказательством эволюции.
У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.
Переходные формы
Переходные формы свидетельствуют о филогенетической преемственности, соединяя в своем строении черты высших и низших классов. Они — наглядное, живое доказательство эволюции.
Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.
Эмбриологические доказательства
Эмбриология (греч. embryon — зародыш) — раздел биологии, изучающий строение эмбрионов. Только вдумайтесь: на этапе эмбриона, через который мы с вами успешно прошли, у нас можно было найти закладку жаберных дуг, которые существуют непродолжительное время, после чего исчезают.
А у рыб, например, жаберные дуги не исчезают — из них развиваются жабры.
Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).
Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.
У головастиков лягушек развивается плавник, есть жабры — это наглядное повторение признаков, которые характерны для их предков — рыб.
Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных настолько похожи друг на друга, что практически не различимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения животного мира.
Палеонтологические доказательства эволюции
Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных видов животных и растений.
В результате таких исследований иногда удается открыть переходные формы, а иногда — целые филогенетические ряды, то есть совокупность последовательно сменяющих друг друга форм одного вида. Так, к примеру, был открыт филогенетический ряд лошади.
Источник: studarium.ru
Общая характеристика
Строго говоря, биологическая эволюция — процесс изменения с течением времени в наследственных характеристиках, или поведении популяции живых организмов. Наследственные вехи есть закодированные в генетическом материале организма (обычно ДНК). Эволюция согласно синтетической теории эволюции, прежде всего, является следствием трех процессов: случайных мутаций генетического материала, случайного генетического отклонения (англ. Genetic drift) и не случайного естественного отбора в пределах групп и видов.
Естественный отбор, один из процессов, который управляет эволюцией, является результатом различий в шансах на воспроизведение между особями популяции. Это обязательно следует из следующих фактов:
- Естественная, наследственная вариация существует в пределах групп и среди видов
- Организмы надродючи (количество потомков превышает предел гарантированного выживания)
- Организмы в отличные по способности выжить и возродиться
- В любом поколении, те, что воспроизводятся успешно обязательно передают свои наследственные цихи к следующему поколению, когда же неудачные воспроизводители этого не делают.
Если свойства увеличивают эволюционную пригодность индивидуумов, которые несут их, то те индивидуумы вероятнее выживают и воспроизводятся, чем другие организмы популяции. Так они передают больше копий удачных наследственных черт к следующему поколению. Соответствующее уменьшение пригодности из-за вредных цихи приводит к их зридшення. Со временем, это может приводить к приспособлению: постепенное накопление новых этих (и сохранение существующих, которые в целом приспосабливают популяцию живых организмов к их окружения и экологической ниши.
Хотя естественный отбор не случаен по своей форме действия, другие капризны силы имеют сильное влияние на процесс эволюции. В поло воспроизводимых организмах, случайное генетическое отклонение приводит к наследственным этих, которые становятся достаточно общими просто благодаря стечению обстоятельств и случайном спариванию. Этот бесцельный процесс может быть влиятельными от естественного отбора в определенных ситуациях (особенно в маленьких группах).
В разных окружениях, естественный отбор, случайные генетические отклонения и крошка случайности в мутациях, которые появляются и хранятся, могут заставить различные группы (или части группы) эволюционировать в разных направлениях. При достаточном разногласия, две группы поло воспроизводимых организмов могут стать достаточно отличными, чтобы образовать отдельные вид, особенно, если способность к межвидового скрещивания между двумя группами потеряно.
Опыты показывают, что все живые организмы на Земле имеют общего предка. Этот вывод был сделан, основываясь на общей наличии Л-аминовых кислот в белках, наличия общего генетического кода во всех живых существ, возможности классификации по наследству по категориям, вкладываемые, гомологии последовательностей ДНК и общности найпидставовиших биологических процессов.
Хотя первые упоминания об идее эволюции достигают давности, новейшей, современной формы она приобрела в трудах Альфреда Уоллеса и Чарльза Дарвина в их совместной статье в Линнеевського общества в Лондоне (Linnean Society of London) и позже в книге Дарвина «Происхождение видов» (1859 ). В 1930-х гг. Синтетическая теория эволюции объединила эволюционную теорию с генетикой Грегора Менделя.
Эволюция организмов происходит из-за изменений в наследственных признаках. Например, цвет глаз у человека есть наследственным признаком, которую индивид получает от своих родителей. Наследственные признаки контролируются генами. Совокупность генов одного организма является его генотипом.
Совокупность всех признаков, формирующих структуру и поведение организма называется фенотипом. Эти признаки возникают в результате взаимодействия генотипа этого организма с условиями внешней среды. То есть не каждый фенотипической признак организма наследуется. Например, загар обусловлена взаимодействием генотипа человека с солнечным светом, таким образом загар не успадкуеться. В общем, люди загорают по-разному, что следует из их генотипа. Например, у некоторых людей присутствует такая наследственный признак как альбинзим. Альбиносы не загорают и очень чувствительны к солнечному излучению — они легко получают солнечные ожоги.
Причины эволюции
Матричное копирование с ошибками
В основе жизни на Земле лежит процесс копирования молекул нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Процесс копирования осуществляется матричным принципом комплементарности: одна молекулы нуклеиновой кислоты может образовать парную для себя, а с этой парной молекулы считывается молекула, идентична исходной. Таким образом, молекулы ДНК и РНК способны к неограниченному размножению.
При копировании непременно возникают ошибки из-за несовершенства системы репликации. Через эти ошибки копии ДНК и РНК содержат небольшие различия, которые, однако, нарастают с течением времени. Такой процесс самовитворення с изменениями называют конвариантною редупикациею.
К неограниченного воспроизведения с ошибками способны некоторые неодушевленные системы, например, кристаллы или некоторые химические циклы. Но живое отличается тем, что может передавать эти ошибки в неизменном виде следующим поколениям. Эти ошибки, или мутации, практически не меняют физико-химические свойства молекул нуклеиновых кислот, но влияют на информацию, считывается из них живыми организмами. Таким образом, живые организмы проявляют наследственность и изменчивость своих признаков, к которым приводят соответственно копирования и мутации в молекулах нуклеиновых кислот.
Гомеостаз и стабильность онтогенеза
Постоянное воспроизводство ДНК с ошибками приводит к тому, что имеется в каждой молекуле генетическая информация со временем сильно меняется. Современные живые организмы имеют системы защиты от избыточного изменения последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. К ним относятся ферменты репарации, подавители мобильных элементов генома, противовирусные защитные механизмы и т.
Тем не менее, гены все равно передаются в следующее поколение с некоторыми изменениями, в результате чего популяция живых организмов одного вида обычно не содержит особей, в которых вся последовательность ДНК одинакова. При этом фенотипическая изменчивость зачастую меньше генетическую, поскольку взаимодействия между различными генами в онтогенезе подавляют влияние изменений в отдельных генах. Таким образом, многоклеточные организмы достигают стабильности индивидуального развития, приводит к сохранению видового нормы.
Выборочное выживания и размножения
Молекулы РНК и ДНК, а также живые организмы размножаются с разной эффективностью в зависимости от собственных свойств и условий окружающей среды. Организмы могут погибнуть, не дожив до времени размножения, а те, что выжили, оставляют разное количество потомков. Те организмы, выживших и эффективно размножились, смогли это сделать через две группы причин: соответствие их вариантов генов условиям среды или стечения обстоятельств, не связанные с «качеством» аллелей. Согласно влияние первой группы на распространение аллелей в популяции описывается понятием естественный отбор, а второй группы — понятием генетический дрейф.
Естественный отбор
Естественный отбор — это выборочное переживания (длительное выживание) и размножения наиболее приспособленных к условиям окружающей среды особей в популяции. Чем больше приспособлена растение или животное, тем больше вероятность ее дожития до репродуктивного периода, а также тем больше потомков она оставит. Приспособленность зависит от наличия в генотипе особи аллелей генов, способствующих переживанию и размножению. Поскольку все организмы в популяции имеют различные генотипы, то при стабильных условиях количество носителей более выгодных в этих условиях аллелей генов будет расти в поколениях.
Кроме того, условия среды создают конкуренцию за выживание и размножение между организмами. В связи с этим, организмы, обладающие аллелями, которые предоставляют им преимущество перед их конкурентами, передают эти аллели потомкам. Аллели, которые не предоставляют такого преимущества, не передаются следующим поколениям.
Генетический дрейф
Дрейф генов — это процесс изменений частоты аллелей, который вызывается причинами, которые не связаны с влиянием аллелей на приспособленность особей. Поэтому генетический дрейф относят к нейтральным механизмов эволюции генов и популяций. Соотношение между влиянием естественного отбора и дрейфа генов в популяции меняется в зависимости в силу отбора и эффективного размера популяции (число особей, способных к размножению). Естественный отбор обычно играет большую роль в больших популяциях, а дрейф генов преобладает в малых. Преобладание дрейфа генов в малых популяциях может даже приводить к фиксации вредных мутаций. Как результат, изменение численности популяции может значительно изменять ход эволюции. Эффект бутылочного горлышка, когда численность популяции резко снижается и в результате теряется генетическое разнообразие, приводит к большей однородности популяций.
Общий ход эволюции
Первые следы жизни на Земле датированы 3,5-3,8 млрд лет назад. Это остатки прокариотических жизни — строматолиты. Около 3 млрд лет назад появляются первые фотосинтетики, которыми были цианобактерии. Первые эукариот появились около 1,6-1,8 млрд лет назад. Это приводит к «кислородной катастрофы» — резкое повышение концентрации кислорода в атмосфере Земли. Многоклеточные эукариот возникали многократно в разных группах, однако первые надежные окаменелости имеют возраст около 750 млн лет назад (криогеновий период), а появление разнообразной океанической биоты связана с Вендский периодом (едиакарська биота, около 600 млн лет назад). Появление скелетных животных и их богатых остатков произошла в кембрийском периоде около 550-520 млн лет назад. Тогда появилось большинство современных типов животных.
В силурийском периоде растения впервые вышли на сушу. В девоне на суше поселились первые земноводные и членистоногие животные. В пермском периоде появились рептилии, которые доминировали на Земле на протяжении мезозойской эры. Несколько групп терапсидних рептилий дальше начало млекопитающим. В меловом периоде появились птицы и начался расцвет цветковых растений. В кайнозойскую эру доминировали млекопитающие, а также достигли расцвета насекомые. В антропогене одна из групп приматов, гоминиды дала начало эволюции человека. В плейстоцене-голоцении человек становится геологической силой, влияющей на эволюцию всей биосферы.
Свойства эволюции
Ход эволюции жизни обнаруживает несколько сквозных закономерностей, которые являются объективными и часто описаны математически. Эволюционная биология изучает дополнительные механизмы эволюции или новые возможности реализации исходных принципов, которые позволят коренным образом понять сущность этих закономерностей. Основные свойства эволюции таковы: появление адаптированных к среде организмов, морфо-функциональный прогресс, появление новых органов и структур (эмерджентность), переход к половому размножению, вымирание видов, рост биоразнообразия.
Адаптация
Современные виды выглядят хорошо приспособленными к условиям среды, в которой они существуют. При этом адаптации ограничены той средой, где они обычно используются: при перемещении организма в новую среду он часто становится полностью неприспособленным или по крайней мере менее приспособленным, чем «коренные» жители других условий. До появления эволюционной картины мира достаточно четкое соответствие свойств организма условиям его «родного» среды настолько поражала исследователей, они считали ее следствием действия сверхъестественных сил. Тем не менее, адаптация является почти обязательным следствием эволюции, поскольку менее адаптированы к условиям среды организмы делают все меньший вклад в генетическое разнообразие популяции благодаря естественному отбору. Вместе с тем, происхождение самых адаптаций необязательно зависит от отбора, а может быть побочным следствием других адаптаций или вообще стечению обстоятельств (следствием генетического дрейфа).
Прогресс и автономизация
В ходе эволюции безъядерные бактериальные клетки дают начало сложным клеткам эукариот. Эукариот в дальнейшем приобретают многоклеточности, образуют ткани и органы. Животные развивают нервную систему, имеют сложное поведение, которая позволяет им выживать во многих средах. Человек как верхушка эволюции животных достигла возможности жить в любых средах, в том числе и внеземных.
Эмерджентность
По ходу эволюции часто происходит перекомбинация частей организмов и генов, изменение функции старых структур. Однако некоторые процессы и части организмов возникали впервые. Фотосинтез у цианобактерий, белки репликации ДНК, аппарата трансляции, чешуя рыб и тому подобное.
Раздельнополость
Первые животные были гермафродитами, а среди высших гермафродитов почти нет.
Пол и рекомбинация
В бесполых организмов гены наследуются вместе (они привитыми) и не смешиваются с генами других индивидов во время размножения. Потомки же половых организмов содержат случайную смесь хромосом их родителей за счет независимого сортировки. В течение родственного процесса гомологичной рекомбинации половые организмы обмениваются ДНК между двумя гомологичными хромосомами. Рекомбинация и независимое сортировки не меняют частот аллелей, но меняют их ассоциативность друг с другом, производя потомков с новыми комбинациями аллелей. Пол обычно увеличивает генетическую изменчивость и может увеличить скорость эволюции. Однако, бесполость может иметь преимущества в определенных условиях, поскольку в некоторых организмов она эволюционировала повторно. Бесполость может позволить двум наборам аллелей генома дивергуваты и, как следствие, привести к возникновению новых функций. Рекомбинация позволяет равноправным аллелям, которые находятся вместе наследоваться независимо. Однако частота рекомбинаций низкая (примерно два случая в одну хромосому за одно поколение). Как результат, гены, размещаются рядом на одной хромосоме не всегда розтасовуються друг от друга в процессе генетической рекомбинации и имеют тенденцию наследоваться вместе. Этот феномен носит название сцепления генов. Сцепление генов оценивается путем измерения частоты появления двух аллелей на одной хромосоме (измерение неравновесного сцепления генов). Набор аллелей, которые обычно успадковуютсья вместе называется гаплотипом. Это имеет важное значение когда один из аллелей определенного гаплотипа предоставляет большое преимущество в борьбе за существование: положительный естественный отбор приведет селективное чистки (англ. Selective sweep), которое приведет к тому, что частота других аллелей этого гаплотипа тоже возрастет. Этот эффект называется генетическим автостопом (генетический хитчхайкинг). Когда аллели не могут быть разделены за счет рекомбинации (например в Y-хромосоме млекопитающих), тогда происходит аккумуляция вредных мутаций (см. Храповик Мюллера). Изменяя комбинации аллелей, половое размножение приводит изъятие вредных и распространение полезных мутаций в популяции. Кроме того рекомбинация и сортировки генов могут обеспечивать организмы новыми выгодными комобинациямы генов. Но этот положительный эффект балансуетсья тем, что пол снижает скорость размножения (см. Эволюция полового размножения) и может вызывать разрушение выгодных комбинаций генов. Причины эволюционирования полового размножения до сих пор остаются не совсем понятными и этот вопрос пока активной областью исследований в области эволюционной биологии. Оно стимулировало новые идеи о механизмах эволюции, например гипотезу Красной Королевы.
Вымирание
В истории Земли неоднократно происходили массовые вымирания живых организмов. Такими были вымирания на границе вендского и кембрийского периода, когда погибла едиакарська биота, пермского и триасового периодов, мелового и эоценового периодов. После массовой гибели старых групп организмов начинался расцвет тех групп, которые пережили вымирание. Вымирание меньших масштабов, такие как пост-ледниковое вымирания крупных млекопитающих после последнего ледникового периода, тоже приводят к изменению групп организмов. Человек привела к вымиранию видов, наиболее уязвимых к ее техногенной деятельности.
Рост биоразнообразия
Палеонтологические находки, несмотря на свою неполноту и ограниченность, демонстрируют наличие роста биоразнообразия как в океане, так и на суше.
Уровни эволюции
На разных уровнях организации живого свойства эволюции и ее механизмы играют разную роль.
- генный
- геномный
- популяционный
- видовой
- таксонний
- экосистемный
- биосферный
Мутации
Генетическая вариация возникает за счет случайных мутаций, возникающих в геномах организмов. Мутации — это изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, вызываемых радиоактивным излучением, вирусами, транспозонами, химическими мутагенами, а также ошибками копирования, которые возникают во время мейоза или репликации ДНК. Эти мутагены производят несколько различных типов изменений в последовательности нуклеотидов ДНК: они могут не вызвать никакого эффекта, изменять продукт гена, или вообще прекратить функционирование гена. Исследования на дрозофилах показали, что если мутации вызывают изменения белка, который кодируется определенным геном, то последствия скорее всего будут губительными. Примерно 70% таких мутаций приводят к определенным нарушениям, остальные являются нейтральными или полезными. Поскольку мутации часто вредно влияют на клетки, то в процессе эволюции у организмов возникли механизмы репарации ДНК, которые устраняют мутации. Таким образом, оптимальная частота мутаций это компромисс между платой за высокую частоту вредных мутаций и платой за метаболические затраты (например, синтез ферментов репарации) для уменьшения этой частоты. Некоторые организмы, например ретровирусы, имеют такую высокую частоту мутаций, почти каждый их потомок будет владеть мутированным геном. Такая высокая частота мутаций может быть преимуществом, поскольку эти вирусы эволюционируют очень быстро, таким образом избегая ответов иммунной системы.
Мутации могут включать значительные участки ДНК, например дупликации генов, является сырым материалом для эволюции новых генов. У животных в среднем за каждый миллион лет происходят дупликации от десятков до сотней генов. Большинство генов, которые имеют общий предковый ген, принадлежат к одной генетической семьи. Новые гены образуются несколькими способами, в целом за счет дупликации предковых генов, либо за счет рекомбинации частей различных генов, в результате чего формируются новые комбинации нуклеотидов с новыми функциями. Новые гены формируют новые белки с новыми функциями. Например, для формирования структур глаза человека, которые ответственны за восприятие света используются четыре гена: трех для цветного зрения (колбочки) и один для ночного (палочки) все эти гены произошли от одного предкового гена. Другое преимущество дупликации гена, или даже целого генома состоит в том, что увеличивается избыточность (избыточность) генома; это позволяет одному гену приобретать новых функций, в то время как копия этого гена выполняет начальную функцию. Изменения в хромосомах могут проходить в результате крупных мутаций, когда сегменты ДНК внутри хромосомы отделяются, а затем снова встраиваются в другом месте хромосомы. Нариклад, две хромосомы рода Homo слились с образованием хромосомы 2 человека. Это слияние не состоялось в филогенетических рядах других обезьян, то есть они имеют эти хромосомы разделенными. Важнейшей ролью таких хромосомных перестроек в эволюции является ускорение дивергенции популяций с формированием новых видов за счет того, что происходит меньше межпопуляционных скрещиваний.
Последовательности ДНК, которые могут перемещаться по геному (Мобильные генетические элементы), такие как транспозонов, формируют большую часть генетического материала генетического материала растений и животных и имеют важное значение в эволюции геномов. Например, более миллиона последовательностей Alu представлены в геноме человека и сейчас эти последовательности служат для выполнения регуляции экспрессии генов. Другой эффект этих мобильных ДНК состоит в том, что они могут вызывать мутации существующих генов, или даже удалять их, увеличивая таким образом генетическое разнообразие.
Проблема происхождения жизни
Признание эволюции Католической церковью
Католическая церковь признала в энциклике папы Пия XII лат. Humani Generis, что теория эволюции может объяснять происхождение тела человека (но не его души), призвав, однако, к осторожности в суждениях и назвав теорию эволюции гипотезой. 1996 Папа Иоанн Павел II в послании к Папской академии наук подтвердил признание теистического эволюционизма как допустимой для католицизма позиции, заявив, что теория эволюции — это более чем гипотеза. Поэтому среди католиков буквальный, младоземельный, креационизм жидкий (в качестве одного из немногочисленных примеров можно привести Дж. Кина). Склоняясь к теистического эволюционизма и теории «разумного замысла», католицизм в лице своих высших иерархов, в том числе и выбранного 2005 папы Бенедикта XVI, тем не менее, безусловно отвергает эволюционизм материалистический.
Источник: info-farm.ru