Морфологические закономерности эволюции

Морфологические закономерности эволюции

 
 
Можно выделить некоторые общие закономерности эволюционного процесса. 
 
Дивергенция — основа образования новых систематических групп. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Как указывал Ч. Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергировать могут не только виды, но и роды, семейства, отряды. Дивергенция — это результат действия естественного отбора в форме группового отбора. Групповой отбор основан на индивидуальном отборе внутри популяции. В процессе дивергенции создается генофонд родственных форм. Например, конечности лазающих, скачущих, плавающих, роющих млекопитающих хотя и отличаются друг от друга, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой ими функции, называются гомологичными. Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, иглы барбариса, колючки кактуса — это все видоизмененные листья. 
 
Конвергенция — результат приспособления к сходным условиям среды. В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к различным систематическим группам, могут приобретать сходные черты строения. Такое сходство — конвергенция — возникает при общности функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. Например, передние роющие конечности крота и медведки очень сходны, хотя эти животные относятся к разным типам. Сходными бывают и физиологические особенности: накопление жира у ластопла-стых и китообразных — результат естественного отбора в условиях водной среды. 
 
Конвергентное сходство наблюдается и у групп животных, очень далеко стоящих друг от друга в систематическом отношении. У организмов, обитающих в воздухе (бабочки, птицы, летучие мыши), имеются крылья. Но крылья птицы и летучей мыши — измененные конечности, а крылья бабочки — складки кожи. Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально различное строение и происхождение, называются аналогичными. 
 

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ...

 
 
...что с 1831 по 1836 г. Ч. Дарвин совершает кругосветное  путешествие на корабле «Бигл»  в качестве натуралиста, основательно  изучая геологию, фауну и флору Южной Америки и других стран. В это время он перенес лихорадку, от последствий которой не мог оправиться всю жизнь. Плохое здоровье заставило его по возвращении домой поселиться в 1842 г. в деревне Даун, недалеко от Лондона, где он и провел всю свою жизнь. «Зовут меня Чарльз Дарвин. Родился я в 1809 году, учился, проделал кругосветное плавание — и снова учился». Эта короткая автобиография отражает основные вехи жизни величайшего английского ученого XIX века, естествоиспытателя, основоположника эволюционного учения. 
 
Из путешествия на «Бигле» Дарвин привез не только большие зоологические, ботанические, палеонтологические и минералогические коллекции, не только теорию происхождения коралловых рифов и островов, но и твердое убеждение, что виды изменяются, живая природа не есть что-то застывшее со дня сотворения. Об эволюции писали многие, но никто до работ Дарвина не предложил удовлетворительного объяснения механизма этого процесса. 
 
...что после изучения рукописей и записных книжек Дарвина стало известно, что основы новой эволюционной теории были сформулированы ее создателем еще в 1839 г. Через три года он уже набросал оставшийся в рукописи очерк на 35 страницах. Основная же книга «Происхождение видов путем естественного отбора» увидела свет лишь в 1859 г. и после того, как Дарвина чуть было не опередил А. Уоллес, Дарвин напечатал ее по настоянию друзей, терзаясь сомнениями, достаточно ли он собрал фактов для обоснования теории и не следует ли уступить первенство Уоллесу: «Я скорей сожгу свою книгу, чем допущу, чтобы он (А. Уоллес) ...подумал, будто я руководствуюсь недостойными побуждениями». 
 
«Происхождение видов» — книга, совершившая революцию в естествознании,— вышла в свет и была раскуплена в один день, 24 ноября 1859 г. В ней Дарвин показал, что виды растений и животных не остаются неизменными, существующие ныне произошли естественным путем от других видов. Целесообразность, наблюдаемая в живой природе,— результат естественного отбора полезных для организма признаков. 
 
В дальнейшем Дарвин продолжал разрабатывать открытый им эволюционный принцип на разных объектах — от насекомоядных растений до человека. Он успел увидеть победу своей теории, и популярность ее была огромна. 
 
Умер Ч. Дарвин 19 апреля 1882 г. со словами: «Я совсем не боюсь умереть». Он был похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном. Дарвин был одним из самых выдающихся ученых в истории биологической науки. 
 
...что Ч. Дарвин не имел возможности привести примеры одомашнивания диких животных, осуществляемого экспериментально. В наши дни такие примеры есть. Известный ученый академик Д. К. Беляев, работая с разводимой в неволе серебристо-черной лисицей (семейство собачьих), обнаружил интересное явление. Животные очень различались между собой по поведению. Д. К. Беляев выделил среди них три группы: агрессивные (стремящиеся напасть на человека); трусливо-агрессивные (боящиеся человека и в то же время желающие на него напасть) и относительно спокойные с выраженным исследовательским инстинктом. Среди этой последней группы ученый проводил отбор по поведенческим реакциям: оставлял для размножения более спокойных животных, у которых интерес к окружающему преобладал над реакцией страха и защиты. 
 
В результате искусственного отбора в ряде поколений удалось получить особей, которые вели себя как домашние собаки: легко вступали в контакт с человеком, радовались ласке и т. д. Самое поразительное, что при отборе по поведенческим признакам у животных изменились морфологические и физиологические признаки: опустились уши, хвост загнулся крючком (как у сибирских лаек), на лбу появилась звездочка, столь характерная для домашних (нечистопородных) собак. Если дикие лисицы размножаются раз в год, то одомашненные — 2 раза. Изменились и некоторые другие признаки. 
 
В описанном примере обнаруживается связь между изменениями строения и поведением животных. Такую взаимосвязь заметил еще Ч. Дарвин и назвал ее коррелятивной, или соотносительной, изменчивостью. Например, развитие рогов у овец и коз сочетается с длиной шерсти. У комолых животных шерсть короткая. У кошек пигментация шерсти связана с функционированием органов чувств: белые голубоглазые кошки всегда глухие. Коррелятивная изменчивость свидетельствует о сложной взаимосвязи частей организма, вследствие которой изменение одних органов влечет за собой изменения других. В основе коррелятивной изменчивости лежит такое генетическое явление, как множественное действие гена. В данном случае важно то, что гены, обусловливающие поведенческие признаки, оказывают влияние на развитие тех или иных особенностей строения, могут влиять на поведение и другие функции центральной нервной системы. Таким образом, выдающееся открытие отечественного ученого экспериментально доказывает тот путь одомашнивания животных, который обосновал Ч. Дарвин более 100 лет назад. 
 
...что если проследить изменения, которые характеризуют современных слонов по сравнению с их предками, то можно констатировать следующее: увеличение роста, мощное развитие хобота, превращение резцов верхней челюсти в бивни, редукция остальных зубов, кроме коренных, получивших сильное развитие, увеличение числа поперечных гребней на зубах. В целом картина эволюции хоботных связана с вымиранием множества древних форм и вместе с тем приводит к усилению и накоплению новых изменений, которые характеризуют современных слонов (рис. 1). 

 
...что  такое гомотипия? Это развитие двух органов сходного плана, противостоящих друг другу. Таковы, например, правая и левая рука, правый и левый глаз. Однако симметрия их относительна и часто переходит в асимметрию, которая у многих форм становится их видовым признаком. Так, например, у краба Uca pugilator, живущего в мангровых зарослях Южной Кубы, правая клешня значительно меньше левой. При приближении опасности краб залезает в норку и прикрепляется большой клешней. Так как для гомотипических органов характерна симметрия, ясно, что виды, обладающие асимметричными органами, произошли от видов с симметричным их расположением. Следовательно, явление асимметричности гомотипических органов имеет вторичное происхождение. 
 
...как разнообразны породы собак? Среди собак есть такие великаны, как волкодавы, сенбернары, доги, и такие карликовые, как мексиканская комнатная собачка. 
 
Между тем прародителями этих собак были волки и шакалы, у которых нет такого разнообразия в признаках. Родство же доказывается тем, что некоторые породы домашних собак удивительно похожи на волков. 
 
Единственной особенностью прирученных собак, не свойственной волкам, является привычка лаять. Но при одичании эта привычка вскоре утрачивается. Одичавшие бездомные собаки охотятся в одиночку или стаями, а иногда выкапывают норы для своих щенят, как волки и шакалы. 
 
...что в последарвиновский период, основным содержанием которого стал анализ механизмов и закономерностей эволюции, в разработку эволюционного учения внесли вклад многие ученые: В. О. Ковалевский, А. Вейсман, Т. Морган, А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен, Н. И. Вавилов, С. С. Четвериков, Р. Фишер, Дж. Холдейн, Н. В. Тимофеев-Ресовский, Э. Майр и многие другие. С позиций современного эволюционного учения важнейшими факторами эволюции являются мутации и естественный отбор. Совокупность этих факторов необходима и достаточна для осуществления эволюционного процесса. 
 
На современном этапе эволюционное учение включает новые гипотезы и концепции (в том числе не признающие естественный отбор в качестве главного эволюционного фактора). 
 
Одной из таких концепций является квантовая эволюция, предложенная Дж. Симпсоном в 50-е годы. Эта теория объясняет высокие темпы эволюции при формировании крупных таксономических единиц семейств, отрядов, классов. В процессе квантовой эволюции исходная группа организмов утрачивает приспособленность к своей прежней адаптационной зоне и затем либо быстро преодолевает нестабильное состояние («неадаптивная фаза»), развивает комплекс приспособлений к новой адаптивной зоне, либо вымирает. Концепция квантовой теории подвергается сомнению многими учеными, которые считают более вероятным постепенное освоение новой среды обитания. 
 
Эволюционное учение находится на пороге нового этапа своего развития, главная задача которого — изучение механизмов эволюционных процессов, что позволяет предсказать конкретные возможности эволюционных преобразований организмов и на этой основе управлять эволюционным процессом.