"Биология (базовый уровень)", Каменский А. А., Касперская Е. К., Сивоглазов В. И.
Макроэволюция — исторические изменения живой природы выше уровня вида: образование родов, семейств и других крупных групп. Она складывается из наследственных изменений и видообразования, которые накапливаются в течение длительного времени. Её ход нельзя наблюдать целиком, но о нём судят по ископаемым остаткам, строению организмов, развитию зародышей, распространению видов и сходству молекул. Совокупность независимых данных помогает восстановить родство организмов и последовательность эволюционных преобразований.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Макроэволюция — историческое развитие живой природы на уровне родов, семейств, отрядов и более крупных систематических групп. Это понятие помогает описывать преобразования, результатом которых становятся крупные ветви разнообразия организмов. Границы таких групп устанавливают систематики, опираясь на признаки и родство организмов.
Гомологичные органы — органы общего происхождения, сходные по строению, но способные выполнять разные функции. Например, конечности человека, летучей мыши и кита устроены по общему плану, хотя служат для разных действий. Сравнение таких органов помогает выявлять историческую связь организмов.
Аналогичные органы — органы разного происхождения, выполняющие сходные функции. Крылья птиц и насекомых, например, служат для полёта, но имеют разное строение и происхождение. Этот термин нужен, чтобы не принимать сходство функции за доказательство близкого родства.
Переходные формы — ископаемые организмы, сочетающие признаки древних и более поздних групп. Они показывают, что между крупными группами могли существовать формы с промежуточным набором особенностей. Такие находки позволяют сопоставлять строение организмов с историей их появления.
Микроэволюция меняет состав наследственных признаков популяций в пределах вида, тогда как макроэволюцию рассматривают на уровнях выше вида. Разница заключается прежде всего в масштабе и длительности: заметные крупные преобразования складываются на протяжении многих поколений и геологических эпох. Их итогом становится появление и расхождение крупных систематических групп, но механизм изменений не становится совершенно иным.
Наследственная изменчивость создаёт различия между организмами, а естественный отбор влияет на то, какие варианты сохраняются и оставляют потомство. Изоляция ограничивает обмен генами между популяциями, поэтому их изменения могут идти разными путями. При длительном расхождении накапливаются различия, возникает видообразование, а последующие изменения и ветвление линий участвуют в формировании групп выше видового уровня.
Ископаемые остатки сохраняются в слоях земной коры, которые образовались в разные периоды истории Земли. Сопоставляя слои и найденные в них организмы, учёные устанавливают последовательность появления и изменения форм. Переходные формы особенно наглядны: сочетание признаков разных групп показывает, что эволюционные преобразования могли быть постепенными, а не мгновенными.
Сравнительная анатомия сопоставляет строение организмов. Общий план строения гомологичных органов указывает на происхождение от общего предкового органа, даже если функции теперь различаются; рудименты сохраняют следы органов предков, а атавизмы иногда проявляют признаки далёких предковых форм. Аналогичные органы, напротив, возникают при сходных требованиях среды, поэтому их функциональное сходство само по себе не означает общего происхождения.
У зародышей позвоночных на ранних стадиях обнаруживают общие черты развития, что согласуется с происхождением групп от общих предков. Географическое распределение видов тоже зависит от истории: расселение, разделение территорий и изоляция создают сходства и различия фаун регионов. Наконец, сходство ДНК и белков отражает общность наследственной основы; чем больше независимых молекулярных и других признаков согласуются, тем надёжнее вывод о родстве.
| Вид доказательства | Что изучают | Примеры | Какой вывод делают |
|---|---|---|---|
| Палеонтологическое | Состав и последовательность ископаемых форм | Переходные формы, ряды ископаемых организмов | Организмы изменялись во времени и имеют историческую преемственность |
| Сравнительно-анатомическое | Строение органов у разных организмов | Гомологичные органы, рудименты, атавизмы, аналогичные органы | Виды связаны общим происхождением или приспособились к сходным условиям |
| Эмбриологическое | Особенности индивидуального развития организмов | Сходство зародышей позвоночных на ранних стадиях | Группы организмов имеют общих предков |
| Биогеографическое | Распространение видов по материкам и островам | Островные формы, сходство и различия фаун разных регионов | Расселение и изоляция связаны с историей происхождения видов |
| Молекулярно-генетическое | Строение ДНК, белков и генетического кода | Сходство последовательностей ДНК и аминокислотных последовательностей | Степень молекулярного сходства отражает степень родства |
Сначала определите, какие данные изучают в условии: ископаемые, строение, развитие, распространение или молекулы. Затем сопоставьте их с видом доказательства и сформулируйте вывод, который действительно следует из этих данных. Надёжнее всего оценивать несколько независимых свидетельств вместе, а не делать вывод по одному внешнему сходству.
Задача 1. Определите, какое доказательство эволюции представляют скелет передней конечности человека, крыло летучей мыши и ласт кита. Нужно установить, что общего у этих органов, и не спутать их назначение с происхождением. Последовательность рассуждения позволяет обосновать ответ, а не просто назвать термин.
Ответ: это гомологичные органы, сравнительно-анатомическое доказательство эволюции.
Задача 2. Объясните, почему археоптерикса считают переходной формой между пресмыкающимися и птицами. Важно проверить не один признак, а сочетание особенностей, относимых к обеим группам. Затем следует связать это сочетание с тем, что организм известен по ископаемым остаткам.
Ответ: археоптерикс сочетает признаки птиц и пресмыкающихся, показывая историческую связь этих групп; это не означает, что он непременно был прямым предком всех птиц.
Задача 3. По сходству ДНК, строения органов и эмбрионального развития определите, какие из трёх видов наиболее близки. Если конкретные сравнения не приведены, назвать видовую пару невозможно, поэтому сначала нужны сами данные. Решайте задачу так, чтобы учитывать согласованность признаков, а не выбирать по одному впечатлению.
Ответ: наиболее близка та пара, для которой совокупность молекулярных, анатомических и эмбриологических признаков показывает наибольшее сходство. Без результатов сравнений конкретную пару указать нельзя.
Считать макроэволюцию полностью независимой от микроэволюции — ошибка: крупные изменения складываются из наследственных изменений и процессов видообразования. Такое разделение возникает потому, что названия описывают разные масштабы, и их принимают за разные механизмы. Проверьте себя вопросом: могут ли изменения популяций и расхождение линий со временем привести к новым группам? Если да, процессы связаны.
Путать гомологичные и аналогичные органы — значит подменять происхождение функцией. Сходная функция заметна сразу, поэтому легко решить, что органы обязательно возникли у близких видов от общего предка. Проверьте план строения и происхождение: общий план указывает на гомологию, а сходная функция при разном происхождении — на аналогию.
Называть рудименты бесполезными и не связанными с эволюцией — неверно: они могут быть уменьшенными, изменёнными или сохранять отдельные функции, но при этом указывают на предковые формы. Ошибка возникает, если оценивать орган только по его нынешнему размеру или значению. Для проверки спросите, соответствует ли его строение преобразованному органу предков и согласуется ли это с другими данными о родстве.
Считать любой ископаемый организм прямым предком современного вида тоже неправильно. Ископаемые формы показывают последовательность и разнообразие организмов прошлого, однако многие представляют боковые ветви родственных линий. Чтобы проверить вывод, отделяйте доказательство родства от утверждения о прямом предшествовании: для второго нужны дополнительные основания.
Для понимания макроэволюции нужны знания о наследственной изменчивости, естественном отборе, изоляции, виде и видообразовании: эти процессы объясняют, как возникают различия между линиями организмов. Тема объединяет систематику, сравнительную анатомию, эмбриологию, генетику и палеонтологию, потому что вывод о родстве строят на данных разных наук. Эти знания пригодятся при изучении происхождения человека, чтении филогенетических деревьев и освоении современных методов классификации организмов.
Чем макроэволюция отличается от микроэволюции?
Микроэволюция происходит внутри вида и связана с изменением наследственных признаков популяций, а макроэволюция охватывает изменения выше видового уровня. Макроэволюционные результаты формируются за длительное время и выражаются в появлении крупных систематических групп. Она не отделена от микроэволюции: новые виды и накопление изменений участвуют в этом процессе.
Почему аналогичные органы не доказывают близкого родства организмов?
Аналогичные органы возникли независимо и имеют разное происхождение, хотя выполняют сходные функции. Их сходство объясняется приспособлением к похожим условиям, а не обязательно общим предком с таким же органом. Для вывода о родстве сравнивают также план строения, развитие и молекулярные признаки.
Как переходные формы подтверждают эволюцию?
Переходные формы сочетают признаки разных крупных групп, поэтому показывают возможные этапы преобразования организмов. Их положение в ископаемых слоях помогает соотнести эти признаки с последовательностью геологических эпох. Такая находка свидетельствует о родстве групп, хотя сама форма не обязательно была прямым предком современных видов.
Зачем нужны рудименты и атавизмы как доказательства эволюции?
Рудименты — уменьшенные или упрощённые органы, сохранившиеся от предковых форм, а атавизмы — редкое появление у отдельной особи признака далёких предков. Они помогают обнаружить следы исторического развития, которые могут быть незаметны по обычному строению организма. Их значение оценивают с учётом происхождения и функций, а не только внешнего вида.
Почему сходство ДНК считают более надёжным доказательством родства, чем внешнее сходство?
Последовательности ДНК содержат наследственную информацию, а их сходство можно сравнивать по множеству участков. Внешние признаки иногда становятся похожими у неродственных организмов из-за сходных условий жизни. Поэтому молекулярные данные обычно точнее показывают родство, особенно если согласуются с анатомическими и эмбриологическими свидетельствами.
§ 12. Макроэволюция. Доказательства эволюции живой природы
