В сравнительной анатомии и физиологии
Средние века были шагом назад в истории развития эволюционного учения, господствовали догматические метафизические представления о неизменности живого и целесообразности как результате мудрости творца.
В конце 17 – начале 18 веков исследования ученых приводят к ломке догматов и застывших представлений об абиогенезе. Термин «эволюция» введен в 1762 году Шарлем Боннэ.
Окончательно доказал невозможность самозарождения жизни в современных условиях Пастер в 1861. Отрицание старой теории абиогенеза привело к формированию представлений о вечности жизни во Вселенной, возникла гипотеза панспермии (Аррениус).
В 18 веке возникает, а в 19 активно развивается идея об изменяемости видов (Бэкон, Бюффон), закладываются основы классификации живого мира (Линней). Ломоносов, Кант, Дидро разработали вопрос о влиянии фактора времени, т.е. Земля существовала гораздо более длительный период времени, чем это предполагалось ранее. Однако единой системы взглядов не было.
Впервые ее попытался создать Жан-Батист Ламарк (1744-1829). Считается первым эволюционистом. Расположил живые организмы в ряд от простейших до сложных и высказал идею о том, что низшие постепенно усложнялись, превращаясь в высшие.
Основные положения теории Ламарка:
1. Творец Вселенной создал лишь материю и законы, постоянно действующие в природе, а потом не вмешивался в дела Природы.
2. Ступени, на которых располагаются живые существа – результат прогрессивной эволюции, усложнения форм жизни.
3. Эволюция – длительный исторический процесс, изменения протекают очень медленно, незаметно для человека.
4. Существует два фактора эволюции: влияние внешней среды и тенденция к совершенствованию (целесообразности), которая дана богом.
Предпосылками возникновения дарвинизма в18-19 веках стало развитие промышленности и торговли, приведшее к расширению знаний о возможностях селекции животных, о живых существах разных континентов; в различных областях биологии накопилось большое количество фактов, свидетельствующих о единстве всего живого и изменчивости видов.
Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) сделал гениальное обобщение этих фактов. В 1859 году вышла его труд «Происхождение видов путем естественного отбора», который стал переворотом в естествознании. Эволюционное учение Ч. Дарвина включает 3 основных раздела:
· рассмотрение совокупности доводов, подтверждающих историческое развитие организмов;
· положения о движущих силах эволюции (наследственность, изменчивость, естественный отбор, борьба за существование);
· представления о путях эволюционных преобразований (основной – дивергенция).
Классический дарвинизм – учение о макроэволюции - об эволюции крупных групп организмов в течение геологических периодов на обширных территориях, т.е. о процессе формирования таксонов надвидового ранга (не может быть исследован экспериментально).
Микроэволюция – эволюция вида, изучает изменения, приводящие к его дифференцировке вплоть до образования новых видов.
8.2. Доказательства эволюции
1. В области генетики, цитологии, биохимии – доказательства единства происхождения живого мира:
o сходный химический состав и соотношение биогенных элементов, причем все эти элементы есть и в неживой природе;
o одинаковые принципы строения и функционирования белков и нуклеиновых кислот, в т.ч. генетическое кодирование, механизмы биосинтеза, энергетические циклы;
o клеточное строение всех живых существ, одинаковые механизмы деления клеток.
2. В палеонтологии
На основе изучение ископаемых остатков (в т.ч. методами радиоактивных изотопов) создана шкала геологического времени – история Земли разделена на эры, периоды, эпохи, которые существенно отличались соотношением между сушей и морями, климатом. Это приводило к смене флор и фаун, изменениям в структуре биогеоценозов.
Катархей (ранее 3,5 млрд лет назад)– не было жизни.
Архей (3,5 млрд. лет назад) – возникновение жизни (первичные прокариоты, цианобактерии, начало формирования кислородной оболочки), существование единого материка – Пангеи, который затем разделился.
Протерозой(2,6 млрд. лет назад) – возникновение всех типов беспозвоночных, жизнь в воде (медузы, водоросли, плеченогие, членистоногие, простейшие, беспозвоночные). Насыщение воздуха кислородом, образование озонового слоя – защиты от излучения – возможность выхода на сушу.
Палеозой (570 млн. лет назад) – 6 периодов (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон, пермь), появление первых позвоночных, расцвет амфибий, выход животных на сушу в результате поднятия платформ и увеличения площади суши.
Мезозой (230 млн. лет назад) – 3 эры (триас, юра, мел), расцвет рептилий. Продолжается поднятие суши, тепло. Возникают и вымирают различные пресмыкающиеся. Растения становятся покрытосеменными, цветковыми, появляются древнейшие птицы.
Кайнозой (66 млн. лет назад) – 3 эры (палеоген, неоген, антропоген), расцвет млекопитающих. Возникновение морских и наземных организмов всех современных групп, птицы, млекопитающие. Человек как вид появился в кайнозойскую эру, конец третичного – начало четвертичного периода, мы живем в современную эпоху (около 11 тысяч лет с окончания последнего оледенения).
3. В биогеографии
В настоящее время на Земле выделяют 6 биогеографических зон, в которых обитают специфические (эндемичные) виды организмов.
В основе такого деления – научно доказанное предположение о том, что каждый вид возникал однажды в определенном месте (центр происхождения, теория Н.И.Вавилова), откуда расселялся, пока не встречал преграду (географическую, климатическую, пищевую).
Палеоарктическая область (Европа, Африка к северу от Сахары, часть Азии к северу от Гималаев). Основные биомы: тундра, хвойные леса, степи, лиственные леса, жестколистные леса, пустыни. Эндемичные виды: кроты, олени, овцы, козы, скворцы, сороки.
Неоарктическая область (Гренландия, Северная Америка). Основные биомы те же. Эндемичные виды: луговые собачки, опоссумы, скунсы, еноты, полярный заяц, медведь, лоси, олени. Четкая взаимосвязь с палеарктической областью указывает на то, что в прошлом существовал сухопутный мост.
Неотропическая область (Южная и Центральная Америка, юг Мексики). Основные биомы: тропический лес, степи (пампа), пустыни. Эндемичные виды: ламы, цепнохвостые обезьяны, тапиры, ленивцы, муравьеды, многие виды птиц.
Индо-Малайская область (Восточная, Индия, Цейлон, Индокитай, юг Китая). Основной биом: тропический лес. Широко представлены приматы, в т.ч. орангутанги, тигры, черная пантера, индийский слон, лианы, бамбук, черное дерево.
Эфиопская область (Африка к югу от Сахары, Мадагаскар). Основные биомы: тропический лес, саванна, пустыня; гориллы, шимпанзе, зебры, носороги, бегемоты, жирафы, львы, гиеновые собаки.
Австралийская область (Австралия, Новая Зеландия, Новая Гвинея) Основные биомы такие же. Утконос, кенгуру, коала, страус эму, какаду. Считается, что сохранение сумчатых в Австралии – результат ее обособления от Азии до возникновения высших млекопитающих.
4. В систематике (науке о классификации)
Все живые существа можно объединить в иерархическую систему таксономических единиц (виды, роды, семейства, отряды (порядки), классы, типы (отделы), царства), связанных эволюционными отношениями.
Основы современной систематики были заложены Карлом Линнеем в середине 18 века. Различают два типа классификаций:
- искусственная (условная, утилитарная) на основе одного или нескольких легко обнаруживаемых признаков (например, по окраске, способу передвижения, ядовитости, месту обитания и т.д.);
- естественная – отражающая эволюцию, родственные связи, в виде генеалогического древа (плакат).
В настоящее время в науке используют фенотипическую – на основе современных данных о морфологическим, цитологическом и биохимическом сходстве между организмами) или филогенетическую (с использованием данных генетического анализа).
У многих форм наблюдается единство плана строения (например, скелеты позвоночных животных – лягушки и обезьяны), что указывает на родство особей.
Гомологичные органы – имеющих сходное строение, одинаковое положение в теле и развивающиеся из одинаковых эмбриональных зачатков у разных животных. Пример: ласт тюленя – крыло летучей мыши – передняя конечность лошади – рука человека (количество и форма костей, мышц, сосудов, нервов одинаково или близко).
Рудиментарные органы - утерявшие в филогенезе свое значение и функцию, оставшиеся в виде недоразвитых образований 9 у человека около 100.
Атавизмы – появление признаков, присущих далеким предкам и в норме не встречающееся у современных форм (обильная волосатость, хвост у человека)
Аналогичные – выполняющие одинаковые функцию, но не имеющие единства строения и происхождения (крылья насекомых и птиц).
Конвергентные – аналогичные органы и формы тела у организмов разных классов, живущих в одинаковых условиях (акула, ихтиозавр, дельфин)
Изучение строения и функционирования органов дыхания, пищеварения, кровообращения, выделения и др. свидетельствуют об эволюции. Особую ценность представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Примеры: эвглена зеленая, ланцетник, яйцекладущие.