§ 40. Доказательства эволюции органического мира

Определения и обозначения

Доказательства эволюции органического мира — факты науки, подтверждающие историческое развитие живых организмов и их родственные связи. К ним относят данные разных наук, поэтому вывод об эволюции основан не на одном наблюдении. Это понятие помогает понять, почему современные виды связаны с древними формами.

Переходные формы — ископаемые или современные организмы, сочетающие признаки разных крупных систематических групп. Они не являются «помесью» современных видов, а отражают определённый этап исторического развития. По ним учёные восстанавливают связи между группами организмов.

Гомологичные органы — органы, имеющие общее происхождение и сходный план строения, но способные выполнять разные функции. Например, передние конечности человека, кита и летучей мыши построены по общему плану, хотя служат для ходьбы, плавания и полёта. Их сравнение позволяет судить о родстве организмов.

Рудименты и атавизмы — соответственно уменьшенные остаточные органы и редкие проявления признаков предков у отдельных особей. Рудимент сохраняется у большинства представителей вида, а атавизм возникает редко. Оба явления показывают, что современные организмы наследуют особенности строения от предков.

Как это устроено

Палеонтологические находки включают окаменелости, отпечатки и другие остатки древних организмов. Если расположить ископаемые формы по слоям земной коры, можно увидеть, что более древние и более молодые организмы различаются. Такая последовательность показывает постепенное историческое изменение групп, а переходные формы связывают отдельные этапы этого процесса.

Сходство гомологичных органов объясняется их происхождением от общего предкового органа. В ходе эволюции естественный отбор изменял его строение под разные условия жизни и функции, поэтому общий план сохранился, а детали стали различаться. Значит, сходство внутреннего строения важнее внешнего сходства и указывает на родство.

Рудименты возникают тогда, когда орган предка утрачивает прежнее значение, но не исчезает полностью. Атавизм появляется, если у отдельной особи проявляется наследственная программа, связанная с далёкими предками. Например, тазовые кости кита являются рудиментом задних конечностей, а редкое появление хвоста у человека — атавизмом.

Зародыши разных позвоночных на ранних этапах развития имеют общий план: у них формируются сходные зачатки органов и осевые структуры. Позже развитие идёт по-разному, потому что каждый вид приспосабливается к своему образу жизни. Чем больше общих этапов развития, тем убедительнее предположение об общем происхождении.

Биогеография изучает распространение видов и показывает, что фауна островов, материков и изолированных областей складывалась исторически. Близкие территории часто имеют родственные виды, а изолированные острова — уникальные формы, возникшие после расселения предков. Молекулярно-генетические исследования дополняют эту картину: сходство ДНК, генов и белков тем больше, чем ближе организмы родственны.

Основные группы доказательств эволюции

Таблица показывает, какие факты изучает палеонтология и какой общий вывод из них следует. При разборе примера сначала определите сам факт, затем свяжите его с историческим изменением организмов. Полное доказательство эволюции получают, сопоставляя эту группу с данными других наук.

Разбор задач

Задача 1

Нужно определить, что представляют тазовые кости у кита, крыло птицы и редкое появление хвоста у человека. Все три примера связаны с историей органов, но имеют разный смысл. Поэтому сначала выясним, сохраняется ли признак у большинства особей и каково происхождение органа.

1. Тазовые кости есть у кита, но задние конечности для движения ему не нужны, поэтому это рудимент.
2. Крыло птицы и передняя конечность других позвоночных имеют общий план строения, следовательно, это гомологичные органы, хотя их функции различаются.
3. Хвост у человека появляется редко и повторяет признак далёких предков, значит, это атавизм.

Ответ: тазовые кости кита — рудимент, крыло птицы — гомологичный орган, хвост у человека — атавизм. Эти примеры показывают сохранение или проявление признаков предков.

Задача 2

По описанию археоптерикса нужно установить, почему его считают переходной формой между пресмыкающимися и птицами. В условии следует искать не один необычный признак, а сочетание признаков двух групп. Именно такое сочетание позволяет сделать эволюционный вывод.

1. Зубы, длинный хвост и некоторые особенности скелета сближают археоптерикса с пресмыкающимися.
2. Перья и крылья являются признаками птиц, поэтому организм нельзя отнести только к пресмыкающимся.
3. Одновременное наличие признаков обеих групп отражает исторический переход и общее происхождение связанных ветвей.

Ответ: археоптерикс — переходная форма, потому что сочетает признаки пресмыкающихся и птиц. Он подтверждает историческую связь этих групп, а не является смесью двух современных видов.

Задача 3

Нужно сравнить фауну островных и материковых территорий, строение передних конечностей позвоночных и молекулярные данные о белках. Каждый ряд фактов показывает родство с другой стороны: через распространение, строение и химический состав. Совпадение выводов делает доказательство более надёжным.

1. У изолированных островов часто формируются особые виды, но их сходство с материковыми предками указывает на общее происхождение и последующее расселение.
2. Общий план передних конечностей позвоночных при разных функциях свидетельствует о гомологии и происхождении от общего предка.
3. Сходство белков и последовательностей ДНК позволяет количественно сравнивать родство: близкие виды имеют больше общих молекулярных признаков.

Ответ: биогеографические, сравнительно-анатомические и молекулярно-генетические данные дополняют друг друга. Их согласованность показывает историческое родство и изменение организмов убедительнее, чем отдельный факт.

Типичные ошибки

Считать любые похожие органы гомологичными. Ошибка возникает из-за смешения внешнего сходства с происхождением. Проверьте, одинаков ли план строения и есть ли общий предковый орган, а не только сходна функция.

Путать рудимент с бесполезным органом. Рудимент называют так не потому, что он всегда полностью бесполезен, а потому, что он уменьшен по сравнению с органом предка. Для проверки выясните, какой орган предка он представляет и сохранилась ли у него изменённая функция.

Называть атавизм обычным признаком вида. Так происходит, когда не учитывают редкость проявления признака. Спросите себя, встречается ли он у всех представителей или только у отдельных особей и напоминает ли далёкого предка.

Рассматривать переходную форму как смесь двух современных видов. Такое объяснение игнорирует исторический ряд и время существования организма. Нужно выделить признаки двух групп и показать, какую связь между ними раскрывает форма.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живого, систематике организмов, естественном отборе и основных положениях эволюционного учения. Они помогают связать строение организма с его происхождением и приспособлением.

Доказательства эволюции пригодятся при изучении происхождения человека, многообразия организмов и механизмов адаптации. В этих темах нужно будет объяснять не только особенности видов, но и причины их появления.

С темой связаны палеонтология, сравнительная анатомия, эмбриология, биогеография и молекулярная биология. Каждая наука использует свои методы, но все они помогают проверить общую идею исторического развития жизни.

Что запомнить

• Эволюция подтверждается совокупностью фактов разных наук.
• Переходные формы показывают исторические связи между крупными группами организмов.
• Гомологичные органы имеют общее происхождение, даже если выполняют разные функции.
• Рудименты и атавизмы сохраняют или проявляют признаки предков.
• Сходство зародышевого развития указывает на родство организмов.
• Распределение видов по Земле отражает историю их происхождения и расселения.
• Молекулярное сходство организмов подтверждает их родственные связи.