Доказательства эволюции

Доказательства эволюции

Доказа́тельства эволю́ции — научные данные и концепции, подтверждающие происхождение всех живых существ на Земле от общего предка^. Благодаря доказательствам основы эволюционного учения получили признание в научном сообществе, а ведущей системой представлений о процессах видообразования стала синтетическая теория эволюции.

Существуют следующие доказательства: палеонтологические, эмбриологические, цитологические, генетические, сравнительно- анатомические, биохимические и биогеографические.

1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).

2) Филогенетические ряды – это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.

3) Ископаемые переходные формы (доказывают происхождение организмов):

• кистеперая рыба латимерия – земноводных от рыб;

• стегоцефал — рептилий от амфибий

• археоптерикс – птиц от пресмыкающихся.

Филогенетические ряды

Работы В.О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которыми удалось показать, что одни виды происходят от других. Исследуя историю развития лошадей он показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых предков, живших 60—70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, сокращение площадей лесов и увеличение размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания — степи. Необходимость защиты от хищников и передвижений на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей — уменьшению числа фаланг до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

Ископаемые остатки – это отпечатки растений и окаменелости животных ранних эпох жизни.

Переходные формы

Установление факта постепенного эволюционного развития в линиях невысокого систематического ранга (ряды ископаемых лошадей, слонов, моллюсков) показало существование преемственности между современными и ископаемыми видами. Существование переходных форм между разными типами, классами, отрядами показывает, что постепенный характер исторического развития свойствен не только низшим, но и высшим систематическим таксонам.

Биохимические и цитологические доказательства

Все живые организмы на Земле имеют близкий элементарный химический состав. Они в основном состоят из белков, наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого.
У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки. Большинство организмов имеют клеточное строение. Всё это свидетельствует о единстве органического мира.

Эмбриология – это наука, занимающаяся изучением эмбрионального развития организмов.

В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков:

• все многоклеточные организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);

• двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;

• близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития, они проходят стадии дробления, образования двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков (сходную последовательность закладки органов);

Наблюдается сходство эмбриональных стадий в пределах отдельных типов и классов. Например, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство:
► форма тела; наличие хорды, хвоста;
► зачатки конечностей;
► жаберные карманы;
► один круг кровообращения.

Русский ученый Карл Бэр (1792—1876) обнаружил это поразительное сходство зародышей различных позвоночных и создал закон зародышевого сходства. Он писал: «Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях как в целом, так и по способу развития отдельных частей.

По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и еще позднее— признаки рода и вида. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Биогенетический закон

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX в. создали биогенетический закон. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), т.е. онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, которая совершалась миллионы лет. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Эмбрионы имеют сходство не с взрослыми формами предков, а с их зародышами. Зародыши всех позвоночных животных на ранних стадиях очень похожи друг на друга.

Морфологические (сравнительно – анатомические) доказательства эволюции
Сравнительная анатомия – наука, изучающая сходства и различия строения органов животных и человека, исследует особенности строения тела животных разных таксонов на различных этапах эволюции, сравнивая их между собой.

Сравнительно-анатомические доказательства основаны на выявлении общих и отличных морфологических и анатомических особенностей строения различных групп организмов. К анатомическим доказательствам эволюции относят:

• наличие гомологичных органов.

• наличие аналогичных органов.

• наличие рудиментов и атавизмов.

• существование переходных форм.

Рудименты — недоразвитые органы, утратившие свое функциональное значение в процессе эволюции (копчик, ушные мышцы), являются лишними. Есть у всех организмов одного вида. Не считаются нормой. Примеры: аппендикс, ушные мышцы, остаток мигательной перепонки глаза, тазовые кости кита.

Атавизмы — случаи проявления признаков дальних предков (хвост, многососковость, волосатое тело у человека, остатки второго и третьего пальцев на ногах у лошади, ложная хорда в сердце). Встречаются у отдельных организмов.

Были развиты и функционировали у очень дальних предков, сохранились в ДНК и изредка проявляются в настоящее время.

Живые переходные формы

Это переходные формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Их существование указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений и для простейших животных. Утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.

Гомологичные органы – органы, имеющие общий план строения, развивающихся из сходных зародышевых листков в эмбриогенезе, но приспособленных к выполнению разных функций (рука человека— ласт тюленя — крыло птицы). Различия в строении и функциях возникают в результате дивергенции. Наличие у организмов разных групп гомологичных органов дает возможность установить степень родства между ними, проследить их эволюцию.

Примеры: передние конечности позвоночных, клубни картофеля, луковица лука, корневище ландыша, усики гороха и колючки кактуса. Воздушные корни орхидеи – коневые клубни батата- дыхательные корни баньяна – корнеплоды моркови).

Аналогичные органы - органы, имеющие различное происхождение в эмбриогенезе, различное строение, но выполняющие сходные функции. Имеют внешнее сходство, вызванное сходными приспособлениями к сходным условиям жизни. Сходство функций возникает в результате конвергенции. Не всякое сходство органов имеет родство. Крыло бабочки и крыло птицы выполняют сходную функцию, но их строение и происхождение различно. Сходство вызвано образом жизни, приспособлением к полету, возникшим независимо друг от друга у бабочек и птиц, а не родственным происхождением этих форм. Примерами являются: глаз человека - глаз кальмара, усики винограда - усики гороха, жабры рака - жабры рыбы, роющие конечности крота и медведки, бивни слона и моржа.

Гомологичные органы

Биогеографические доказательства эволюции

Биогеография занимается исследованием закономерностей распространения живых организмов на планете Земля.

Сравнение фауны и флоры разных континентов – яркое свидетельство эволюционного процесса — распространения животных и растений по поверхности планеты. Натуралистов поражало своеобразие растительного и животного мира Австралии, Южной Америки, океанических островов и вызывало интерес сходство фауны некоторых материков, например Северной Америки и Евразии.

А. Уоллес привел все сведения в систему и выделил шесть зоогеографических областей:

1) Палеоарктическую, охватывающую Европу, Северную Африку, Северную и Среднюю Азию, Японию;

2) Неоарктическую, включающую Северную Америку;

3) Эфиопскую, включающую Африку к югу от пустыни Сахара;

4) Индомалайскую, охватывающую Южную Азию и Малайский архипелаг;

5) Неотропическую, занимающую Южную и Центральную Америку;

6) Австралийскую, включающую Австралию, Новую Гвинею, Новую Зеландию, Тасманию, Соломоновы острова и Новую Каледонию.

Степень сходства и различия между разными зоогеографическимн областями неодинакова. Фауна и флора Палеоарктической и Неоарктической областей имеют много общего, хотя и изолированы Беринговым проливом. Неоарктическая и Неотропическая области, наоборот, существенно отличаются, хотя и соединены сухопутной связью (Панамским перешейком). В чем же причины этого сходства и различия? Очевидно, они связаны с историей формирования материков, временем их изоляции. Так, глубокое различие в фауне Неотропической и Неоарктической областей определяется тем, что сухопутная связь между ними установилась совсем недавно. Об этом свидетельствуют геологические данные. После возникновения Панамского моста лишь немногим южноамериканским видам удалось проникнуть на север (например, дикобраз, броненосец, опоссум). Североамериканские виды преуспели в освоении южноамериканской области несколько больше. Олени, лисы, выдры, медведи проникли в Южную Америку, но не оказали существенного влияния на ее уникальный видовой состав. Только здесь живут представители отряда неполнозубых (муравьеды и ленивцы), сохранились птицы гоацины, которые могут лазать по деревьям благодаря когтям на пальце крыла (как археоптерикс), и другие животные. Своеобразие фауны Южной Америки было одним из фактов, натолкнувших Ч. Дарвина на мысль об эволюции. Сходство фауны Неоарктической и Палеоарктической областей обусловлено тем, что в прошлом между ними существовал сухопутный мост — Берингов перешеек.

Наиболее отличен от других континентов животный мир Австралии. Известно, что Австралия обособилась от Южной Азии свыше 100 млн. лет назад, еще до возникновения высших млекопитающих. Лишь в Ледниковый период сюда через острова Зондского архипелага перебрались немногие плацентарные — мыши и собаки. В остальном, фауна Австралии очень своеобразна.

Таким образом, чем теснее связь континентов, тем более сходные родственные формы там обитают, чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различия между их организмами.

Фауна островов

Видовой состав фауны и флоры островов целиком определяется историей их происхождения.

Острова могут быть материковыми и океаническими (вулканические и коралловые острова). Растительный и животный мир первых близок по составу к материковому. На Британских островах и на Сахалине большинство видов сходно с близлежащими районами континента. Это объясняется тем, что острова лишь недавно отделились от суши. Однако чем древнее остров и чем более значительнее водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. На Мадагаскаре нет типичных для Африки копытных: быков, антилоп, зебр, нет крупных хищников (львов, леопардов, гиен), высших обезьян. Зато Мадагаскар — убежище лемуров.

Иная картина обнаруживается при рассмотрении фауны океанических островов. Ее видовой состав беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Наземные млекопитающие, амфибии и другие животные, не способные преодолевать значительные водные преграды, на большинстве таких островов отсутствуют. Галапагосские острова удалены от берегов Южной Америки на 700 км. Это расстояние могут преодолеть только хорошо летающие формы. Оказалось, что 15% видов птиц островов представлены южноамериканскими видами, а 85% видов птиц отличны от материковых и нигде, кроме этого архипелага, не встречаются.

• Флора и фауна вулканических островов очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров, содержит много эндемиков (видов, обитающих только здесь).

• Фауна и флора материковых островов, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение – тем больше отличия.