34. Общие закономерности развития. Биогенетический закон

Определения и обозначения

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от образования зиготы до смерти. В нём выделяют эмбриональный период, когда развивается зародыш, и постэмбриональный — жизнь после рождения или выхода из яйцевых оболочек. Это понятие позволяет проследить изменения одной особи на протяжении всей жизни.

Филогенез — историческое развитие вида или другой систематической группы организмов. Он отражает изменения, происходившие у группы на протяжении многих поколений, а не жизнь одной особи. Понятие нужно, чтобы описывать эволюционную историю и родство организмов.

Биогенетический закон — положение о связи онтогенеза с филогенезом: индивидуальное развитие в определённой степени отражает историческое развитие группы. Он помогает объяснить, почему при развитии организма могут обнаруживаться признаки, напоминающие особенности его предков. При этом речь не идёт о полном совпадении двух процессов.

Рекапитуляция — краткое проявление в онтогенезе отдельных признаков предков. Это не буквальное повторение всех этапов эволюции и не превращение зародыша во взрослых представителей прежних видов. Понятие помогает точнее описывать, как эволюционная история может отразиться в индивидуальном развитии.

Как это устроено

Эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается рождением или выходом организма из яйцевых оболочек. В это время из одной клетки формируется зародыш, у которого постепенно возникают ткани, органы и характерные особенности строения. Постэмбриональный период начинается после завершения зародышевого развития и продолжается до смерти. Такое деление показывает, что развитие не заканчивается появлением на свет: организм растёт и меняется и после этого.

На ранних этапах зародыши родственных организмов часто имеют сходные признаки. Причина в том, что их развитие опирается на общий план строения, унаследованный от общих предков. Сходство не означает, что зародыши полностью одинаковы или что взрослые организмы будут похожи во всём. По мере развития различия усиливаются, поскольку формируются признаки, характерные для каждого организма.

Сравнение зародышевого развития помогает устанавливать родство, потому что сходные особенности на разных стадиях могут быть унаследованы от общего предка. Учёные сопоставляют не один случайный признак, а совокупность особенностей развития и строения. Чем больше согласующихся данных, тем обоснованнее вывод о родстве. Такие сравнения также позволяют предположить некоторые черты эволюционной истории группы, хотя сами по себе не дают полного описания прошлого.

Биогенетический закон выражает связь индивидуального развития с историей вида: онтогенез в определённой степени отражает филогенез. Это значит, что некоторые черты, связанные с предками, могут кратковременно проявиться в развитии организма. Такое проявление называют рекапитуляцией. Закон помогает связать наблюдения за зародышем с эволюционными представлениями, но не приравнивает развитие особи к истории целого вида.

Нельзя понимать биогенетический закон так, будто организм по очереди становится взрослыми формами всех предков. В ходе эволюции изменялись и сами организмы, и последовательность их развития, поэтому прежние признаки могли исчезнуть, измениться или проявляться лишь ненадолго. Кроме того, сходство отдельного признака не доказывает родство без сопоставления других данных. Поэтому закон описывает ограниченное, преобразованное отражение эволюционной истории, а не её точную копию.

Онтогенез и филогенез: основные понятия и их связь

Сначала определите, о чём говорится: об одной особи или об истории группы организмов. Затем сравните начало и длительность процессов: онтогенез имеет границы жизни организма, а филогенез охватывает поколения. Последняя строка показывает связь между ними, но не смешивает эти понятия.

Разбор задач

Задача 1. Укажите, к какому периоду онтогенеза относятся дробление зиготы и развитие организма после рождения. Чтобы ответить, нужно установить, происходит ли событие до или после завершения зародышевого развития. Дробление зиготы — ранний этап формирования зародыша, а рождение отмечает переход к следующему периоду. Разделение основано на этапах жизни одной особи.

1. Дробление происходит после образования зиготы, когда из неё формируются клетки зародыша.
2. Значит, дробление относится к эмбриональному периоду, который начинается с образования зиготы.
3. Развитие после рождения идёт уже после завершения зародышевого развития, поэтому относится к постэмбриональному периоду.

Ответ: дробление зиготы — эмбриональный период; развитие после рождения — постэмбриональный.

Задача 2. У зародышей двух позвоночных обнаружены сходные черты строения. Какой вывод об их родстве можно сделать и почему? Важно не превращать сходство в доказательство полной одинаковости организмов. Нужно связать наблюдение с общим происхождением, а силу вывода оценить по числу сопоставленных признаков.

1. Сходные черты зародышей могут быть связаны с общим планом строения позвоночных.
2. Если сходство закономерно и подтверждается другими особенностями развития и строения, оно служит свидетельством общего происхождения.
3. По одному признаку нельзя уверенно определить степень родства: следует учитывать совокупность данных.

Ответ: сходство позволяет предположить родство и общее происхождение, но для обоснованного вывода нужно сравнить несколько признаков. Оно не означает, что зародыши или взрослые организмы полностью одинаковы.

Задача 3. В развитии современного организма обнаружен временный признак, характерный для его эволюционных предков. Как связать наблюдение с биогенетическим законом и почему оно не доказывает буквального повторения филогенеза? Здесь нужно различить отдельную черту и целую последовательность исторических форм. Именно это различие помогает применить закон без преувеличения его смысла.

1. Временное появление признака предков можно рассматривать как рекапитуляцию — краткое проявление отдельной особенности в онтогенезе.
2. Это согласуется с биогенетическим законом, согласно которому индивидуальное развитие в некоторой степени отражает историю группы.
3. Один признак не показывает, что организм проходит все взрослые стадии предков; эволюция преобразовала и сами признаки, и развитие.

Ответ: наблюдение иллюстрирует рекапитуляцию и связь онтогенеза с филогенезом. Оно свидетельствует об отдельной черте, но не доказывает буквального повторения всей эволюционной истории.

Типичные ошибки

Считать онтогенез и филогенез одним процессом — значит смешивать жизнь отдельной особи с историей группы. Такую ошибку допускают, потому что оба термина связаны со словом «развитие». Проверь себя вопросом: речь об одном организме или о поколениях вида? Если говорится об отдельной жизни, это онтогенез; если об истории группы — филогенез.

Понимать биогенетический закон буквально — значит ожидать, что организм по очереди пройдёт взрослые стадии всех предков. Такое толкование возникает из слишком прямого прочтения идеи об отражении истории. Проверь себя: в законе говорится о степени отражения и отдельных признаках, а не о точном повторении. Учитывай, что эволюция преобразует развитие.

Делать вывод о близком родстве только по одному сходному признаку зародыша ненадёжно. Отдельное сходство может быть недостаточным для установления родства, поэтому его нужно рассматривать вместе с другими особенностями. Проверь себя вопросом: подтверждается ли предположение совокупностью данных о развитии и строении? Если нет, вывод следует считать предварительным.

Смешивать эмбриональный и постэмбриональный периоды — значит забывать, что их граница связана с завершением зародышевого развития. Ошибка появляется, если считать, будто весь онтогенез — это только развитие до рождения. Проверь себя: дробление и формирование зародыша относятся к эмбриональному периоду, а жизнь после рождения или выхода из оболочек — к постэмбриональному. Сам онтогенез начинается не с рождения, а с образования зиготы.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об оплодотворении, зиготе и основных этапах эмбрионального развития: они помогают определить начало онтогенеза и его первый период. Связь онтогенеза с филогенезом опирается на представления об эволюции и общем происхождении организмов. Сравнение развития зародышей используют как один из подходов при изучении родства и доказательств эволюции, а также в эмбриологии — науке о зародышевом развитии.

Что запомнить

• Онтогенез — развитие отдельного организма.
• Филогенез — историческое развитие группы организмов.
• Онтогенез включает эмбриональный и постэмбриональный периоды.
• Зародыши родственных организмов обнаруживают сходство, особенно на ранних стадиях.
• Биогенетический закон связывает индивидуальное развитие с историей вида.
• Онтогенез не повторяет филогенез буквально.