Доказательства эволюции

Макроэволюция. Доказательства эволюции

Сравнение понятий «макроэволюция» и «микроэволюция»

Различие макроэволюции и микроэволюции:

• Макроэволюция – надвидовая эволюция, приводит к образования таксонов более высокого ранга, чем вид (родов, семейств, отрядов, классов, типов и т. д.)
• Микроэволюция – происходит внутри вида, внутри его популяции.

Сходство макроэволюции и микроэволюции:

• В основе лежат процессы:

1. Наследственная изменчивость;

2. Борьба за существование;

3. Естественный отбор;

4. Изоляции.

• Носят дивергентный характер.

Группы доказательств эволюционного процесса

Эмбриологические

Сравнительно-

анатомические

Палеонтологические

Молекулярно-

биологические

и цитологические

Биогеографические

Данные молекулярной биологии

Универсальность генетического кода свидетельствует о едином происхождении всех живых организмов Земли.

Данные молекулярной биологии

Чем ближе родство, тем меньше отличий в строении ДНК и белков.

В настоящее время проведена гибридизация цепей нуклеотидов ДНК человека и шимпанзе.

Для этого были разделены двойные цепи ДНК человека и шимпанзе, и затем одиночные цепи ДНК человека соединили с цепями нуклеотидов шимпанзе. Между комплементарными нуклеотидами восстановились химические связи, и оказалось, что ДНК человека и шимпанзе сходны на 91 — 97,5%.

Данные молекулярной биологии

Единство аминокислотного состава белков свидетельствует о едином происхождении всех живых организмов Земли.

Доказано, что у близкородственных групп организмов белки сходны по аминокислотному составу и сходна нуклеотидная последовательность ДНК в хромосомах.

Например, гемоглобин человека и шимпанзе идентичен по аминокислотному составу, а между гемоглобином человека и гориллы отличия в двух аминокислотах.

Урок 3. Доказательства эволюции

Задачи. Сформировать знания о фактах, свидетельствующих в пользу эволюции. Дать краткую характеристику биохимических, эмбриологических, сравнительно-анатомических, палеонтологических и биогеографических доказательств эволюции. Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме "Возникновение и развитие дарвинизма".

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1).

Ход урока:

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц, кодограммы.

1. Данные наук

Доказательства эволюции базируются на данных различных наук: биохимии, эмбриологии, сравнительной анатомии, палеонтологии, физиологии, биогеографии.

Данные молекулярной биологии , вероятно, одни из самых убедительных. Универсальность генетического кода и единство аминокислотного состава белков свидетельствуют о едином происхождении всех живых организмов Земли.

Доказано, что у близкородственных групп организмов белки сходны по аминокислотному составу и сходна нуклеотидная последовательность ДНК в хромосомах. Например, гемоглобин человека и шимпанзе идентичен по аминокислотному составу, а между гемоглобином человека и гориллы отличия в двух аминокислотах. Сравнение аминокислотной последовательности в рибосомальных белках и нуклеотидной последовательности в рибосомальных РНК (как одних из наиболее консервативных) подтверждает классификацию всех основных групп живых организмов. Чем ближе родство, тем меньше отличий в строении ДНК и белков.

Рис. 11. Метод гибридизации ДНК.

В составной ДНК человека и шимпанзе все химические связи восстановились, кроме тех мест, где нуклеотиды не комплементарны.

В настоящее время проведена гибридизация цепей нуклеотидов ДНК человека и шимпанзе. Для этого были разделены двойные цепи ДНК человека и шимпанзе, и затем одиночные цепи ДНК человека соединили с цепями нуклеотидов шимпанзе. Между комплементарными нуклеотидами восстановились химические связи, и оказалось, что ДНК человека и шимпанзе сходны на 91 — 92% (рис. 11).

Сравнительная эмбриология приводит убедительные доказательства в пользу эволюции. Еще Ч.Дарвин обратил внимание на связь между индивидуальным развитием — онтогенезом и историческим развитием вида — филогенезом . Немецкие ученые Э.Геккель и Ф.Мюллер сформулировали биогенетический закон, закон рекапитуляции: "онтогенез — есть краткое и быстрое повторение филогенеза". Например, зародыши млекопитающих на ранних стадиях развития имеют длинный хвост и жаберные щели и похожи на зародыш рыбы, затем на зародыш земноводного, затем — пресмыкающегося, имеют клоаку. Рекапитуляция признаков объясняется тем, что на разных стадиях включаются сохранившиеся гены далеких предков — рыбы, земноводного, пресмыкающегося, обезьяны. Головастик лягушки имеет рыбообразную форму тела, боковую линию, двухкамерное сердце и один круг кровообращения. Он как бы повторяет признаки рыб, далеких предков земноводных. Взрослая асцидия неподвижна, похожа на беспозвоночное животное, а личинка асцидии имеет хорду и нервную трубку и сходна с ланцетником. На этом основании асцидию относят к типу хордовых, подтипу личиночно-хордовых.

Сравнительная анатомия показывает, что план строения позвоночных животных одинаков у различных классов. Например, в скелете земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих различают четыре отдела: скелет головы, туловища, конечностей и поясов конечностей. Отделы состоят из одинаковых костей, различия в строении появляются в результате приспособлений к конкретным условиям среды. Сходный план строения имеют и остальные системы органов, и отдельные органы. Для всех птиц, например характерна правая дуга аорты, а для млекопитающих — левая.

В пользу эволюции свидетельствуют рудименты — органы, утратившие свои функции и находящиеся на грани исчезновения (волосяной покров на конечностях и туловище у человека, копчик — рудимент хвоста, состоящий из 3 — 4 позвонков, остатки тазового пояса у кита).

К сравнительно анатомическим доказательствам относятся и атавизмы — случаи возврата к признакам предков (у человека — случаи рождения с детей хвостом, с дополнительными парами сосков).

Классические доказательства предоставляет сравнительная палеонтология, изучающая ископаемые организмы, жившие в прошлые эпохи. История развития живых организмов на Земле сохранилась в виде ископаемых остатков. Прямым доказательством эволюции является ярусность расположения остатков живых организмов: чем более древний слой изучается, тем более примитивные формы жизни в нем находятся, в верхних слоях находят остатки более поздних форм жизни.

Обнаружены ископаемые переходные формы , позволяющие с уверенностью говорить о происхождении той или иной группы организмов. Например, псилофиты — переходная форма от водорослей к высшим наземным растениям, семенные папоротники доказывают образование голосеменных растений от папоротникообразных.

В царстве животных наиболее известны находки археоптерикса, первоптицы размером с голубя, но имеющей многие признаки пресмыкающихся: зубы на челюстях; по три пальца с когтями, выступающие из крыльев; хвост, состоящий из большого количества позвонков с расположенными на нем перьями; наличие брюшных ребер. Ископаемые стегоцефалы имеют признаки рыб и земноводных, котилозавры — признаки земноводных и пресмыкающихся, зверозубый ящер — признаки пресмыкающихся и млекопитающих.

Палеонтологи по ископаемым остаткам сумели восстановить эволюцию многих групп животных — составлены филогенетические ряды лошади, хоботных, верблюдов.

Интересные факты приводит и биогеография , наука о распространении растительного и животного мира. Поверхность Земли разделена на шесть биогеографических областей: 1) Палеоарктическую (Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония); 2) Неоарктическую (Северная Америка); 3) Эфиопскую (Африка к югу от Сахары); 4) Индо-малайскую (Южная Азия и Малайский архипелаг); 5) Неотропическую (Центральная и Южная Америка); 6) Австралийскую.

Фауна и флора Палеоарктической и Неоарктической областей сходны, хотя и между ними находится Берингов пролив. Сходство объясняется тем, что в недалеком прошлом существовал сухопутный мост — Берингов перешеек. Эти две области объединены Голарктическую область.

Различия в растительном и животном мире между Неоарктической и Неотропической областями объясняются тем, что Панамский перешеек появился недавно. Только немногие виды сумели проникнуть в Северную Америку (броненосец, опоссум) и из Северной Америки в Южную.

Австралия отделилась от остальных материков более 100 млн. лет назад, тогда еще не было плацентарных животных, и изоляция сохранила примитивных яйцекладущих и сумчатых млекопитающих.

Фауны и флоры различных островов также отличаются от материковых, причем, чем раньше была потеряна связь с материком и чем дальше они расположены друг от друга, тем больше разница между обитателями островов и материка. Например, на Мадагаскаре нет высших обезьян, типичных для Африканского континента, но сохранились лемуры. Это объясняется появлением водной преграды между континентом и островом в то время, когда еще не было высших обезьян.

Данные эмбриологии

Сравнительная эмбриология приводит убедительные доказательства в пользу эволюции. Еще Ч.Дарвин обратил внимание на связь между индивидуальным развитием — онтогенезом и историческим развитием вида — филогенезом .

Немецкие ученые Ф.Мюллер и Э.Геккель и сформулировали биогенетический закон, закон рекапитуляции: «Онтогенез — есть краткое и быстрое повторение филогенеза". Рекапитуляция признаков объясняется тем, что на разных стадиях включаются сохранившиеся гены далеких предков — рыбы, земноводного, пресмыкающегося, обезьяны.

Закон зародышевого сходства (К. Бэр)

Данные эмбриологии

Головастик лягушки имеет рыбообразную форму тела, боковую линию, двукамерное сердце и один круг кровообращения. Он как бы повторяет признаки рыб, далеких предков земноводных.

Взрослая асцидия неподвижна, похожа на беспозвоночное животное, а личинка асцидии имеет хорду и нервную трубку и сходна с ланцетником. На этом основании асцидию относят к типу хордовых, подтипу личиночно-хордовых.

Данные сравнительной анатомии

План строения позвоночных животных одинаков у различных классов. Например, в скелете земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих различают четыре отдела: скелет головы, туловища, конечностей и поясов конечностей.

Конечности состоят из одинаковых костей, различия в строении появляются в результате приспособлений к различным условиям среды.

Сходный план строения имеют и остальные системы органов, и отдельные органы.

• Формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц
• Промежуточные формы (связь между разыми классами животных)

• Органы, имеющие одинаковое происхождение и сходный план строения, но выполняющие разные функции, называются гомологичными .

Примеры: передние конечности позвоночных…..

• Аналогичные органы - не имеющие общего плана строения и происхождения, но выполняющие одинаковые функции.

Данные сравнительной анатомии

В пользу эволюции свидетельствуют рудименты — органы, утратившие свои функции и находящиеся на грани исчезновения (волосяной покров на конечностях и туловище у человека, копчик — рудимент хвоста, состоящий из 3 — 4 позвонков, остатки тазового пояса у кита).

К сравнительно анатомическим доказательствам относятся и атавизмы — случаи возврата к признакам предков (у человека — случаи рождения с детей хвостом, с дополнительными парами сосков).

Реликтовые виды

Гинкго

Латимерия

Гаттерия

Данные сравнительной палеонтологии

Классические доказательства предоставляет сравнительная палеонтология , изучающая ископаемые организмы, жившие в прошлые эпохи. История развития живых организмов на Земле сохранилась в виде ископаемых остатков.

Прямым доказательством эволюции является ярусность расположения остатков живых организмов : чем более древний слой изучается, тем более примитивные формы жизни в нем находятся, в верхних слоях находят остатки более поздних форм жизни.

Данные сравнительной палеонтологии

Обнаружены ископаемые переходные формы , позволяющие с уверенностью говорить о происхождении той или иной группы организмов.

Например, псилофиты — переходная форма от водорослей к высшим наземным растениям;

семенные папоротники доказывают образование голосеменных растений от папоротникообразных.

Данные сравнительной палеонтологии

В царстве животных наиболее известны находки археоптерикса , первоптицы размером с голубя, но имеющей многие признаки пресмыкающихся: зубы на челюстях; по три пальца с когтями, выступающие из крыльев; хвост, состоящий из большого количества позвонков с расположенными на нем перьями; наличие брюшных ребер.

Данные сравнительной палеонтологии

Ископаемые ихтиостеги и стегоцефалы имеют признаки рыб и земноводных, котилозавры — признаки земноводных и пресмыкающихся;

зверозубый ящер — признаки пресмыкающихся и млекопитающих.

Данные сравнительной палеонтологии

Палеонтологи по ископаемым остаткам сумели восстановить эволюцию многих групп животных — составлены филогенетические ряды лошади, хоботных, верблюдов.

Данные сравнительной палеонтологии

Предок современной лошади появился 50 млн. лет назад в Северной Америке, держался в лесах, размером с лисицу.

Передние ноги имели 4 пальца, задние – 3. В связи с остепнением появились лошади.

Гиракотерий – орогиппус – мезогиппус – меригиппус – современная лошадь.

Данные биогеографии

Поверхность Земли А.Уоллес разделил на шесть биогеографических областей:

1) Палеоарктическую (Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония);

2) Неоарктическую (Северная Америка);

3) Эфиопскую (Африка к югу от Сахары);

4) Индо-Малайскую (Южная Азия и Малайский архипелаг);

5) Неотропическую (Центральная и Южная Америка);

6) Австралийскую .

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Данные биогеографии

Фауна и флора Палеоарктической и Неоарктической областей сходны, хотя и между ними находится Берингов пролив. Сходство объясняется тем, что в недалеком прошлом существовал сухопутный мост — Берингов перешеек . Эти две области объединены Голарктическую область.

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Данные биогеографии

Различия в растительном и животном мире между Неоарктической и Неотропической областями объясняются тем, что Панамский перешеек появился недавно. Только немногие виды сумели проникнуть в Северную Америку (броненосец, опоссум) и из Северной Америки в Южную.

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Данные биогеографии

Австралия отделилась от остальных материков более 100 млн. лет назад, тогда еще не было плацентарных животных, и изоляция сохранила примитивных яйцекладущих и сумчатых млекопитающих.

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Данные биогеографии

Фауны и флоры различных островов также отличаются от материковых, причем, чем раньше была потеряна связь с материком и чем дальше они расположены друг от друга, тем больше разница между обитателями островов и материка.

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Данные биогеографии

Например, на Мадагаскаре нет высших обезьян, типичных для Африканского континента, но сохранились лемуры. Это объясняется появлением водной преграды между континентом и островом в то время, когда еще не было высших обезьян.

Альфред Рассел Уоллес (1823-1913)

Повторение:

• Молекулярные доказательства эволюции?
• Закон Мюллера – Геккеля?
• Гомологичные органы?
• Рудиментарные органы?
• Атавизмы?
• Ярусность расположения ископаемых остатков?
• Ископаемые переходные формы?
• Филогенетические ряды?
• Голарктическая область?
• Почему на Мадагаскаре нет высших приматов, крупных копытных, и крупных хищников?