"Биология. Учебное пособие для учреждений общего среднего образования с русским языком обучения", Под редакцией С. С. Маглыш, А.Е. Каревский
Эволюция может приводить и к расхождению признаков родственных организмов, и к появлению сходных черт у групп разного происхождения. Дивергенция, конвергенция и параллелизм помогают описать эти направления изменений. Они возникают под действием наследственной изменчивости и естественного отбора, но связаны с разной степенью родства и разными условиями жизни. Чтобы различать их, сравнивают происхождение органов, их строение, функции и среду обитания организмов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов, обычно при освоении ими разных условий жизни. У потомков общего предка признаки постепенно становятся неодинаковыми, потому что группы приспосабливаются к разным задачам. Понятие помогает объяснить, как родство сочетается с разнообразием видов.
Конвергенция — независимое возникновение сходных признаков у неродственных организмов, приспосабливающихся к похожим условиям. Сходство в этом случае не унаследовано от недавнего общего предка, а сформировалось отдельно. Это понятие позволяет не принимать любое внешнее сходство за доказательство родства.
Параллелизм — независимое развитие сходных признаков у близкородственных групп, унаследовавших сходные особенности строения. Общие наследственные предпосылки делают некоторые изменения сходным образом возможными. Термин нужен, чтобы отличать такие случаи от конвергенции между неродственными группами.
Гомологичные и аналогичные органы различаются происхождением: гомологичные имеют общее происхождение и могут выполнять разные функции, а аналогичные сходны по функции, но возникли независимо. Поэтому при сравнении важно смотреть не только на то, что делает орган, но и на то, как он устроен и откуда произошёл. Это различие помогает определить, какой способ эволюционных изменений объясняет сходство или различия.
В популяциях наследственная изменчивость создаёт варианты признаков. Если родственные группы оказываются в разных условиях, естественный отбор сохраняет в каждой из них разные полезные варианты. Со временем различия накапливаются, и признаки групп расходятся — происходит дивергенция. Так из общего исходного плана строения могут развиться органы с разными формой и функциями, а разнообразие видов увеличивается.
Дивергенция связана с общим происхождением: разные группы унаследовали признаки от общего предка, а затем изменяли их по-разному. Поэтому у них часто обнаруживаются гомологичные органы — структуры с общим происхождением и сходным планом строения. Например, рука человека, крыло летучей мыши и ласт кита имеют общий план строения передней конечности, хотя используются для разных задач. Именно происхождение и строение, а не одинаковая функция, указывают здесь на родство.
Похожая среда может создавать похожие требования к организмам, даже если их предки не были близкими родственниками. Отбор независимо сохраняет решения, которые помогают жить в сходных условиях; так возникает конвергенция. Обтекаемая форма тела акулы и дельфина полезна для быстрого движения в воде, но акула — рыба, а дельфин — млекопитающее. Их сходство объясняется условиями жизни, а не тем, что такой признак унаследован от близкого общего предка.
Параллелизм тоже приводит к сходным признакам, но у близкородственных групп. Они унаследовали от общего предка сходные особенности строения и потому могут независимо отвечать похожими изменениями на похожие условия. Например, у близкородственных групп при сходном типе питания могут сходным образом изменяться зубы. От конвергенции параллелизм отличает именно степень родства и наличие общих наследственных предпосылок, а не само внешнее сходство.
При сравнении организмов сначала выясняют, сходны ли органы по происхождению или только по выполняемой функции. Гомологичные органы указывают на общий план строения и помогают обнаружить дивергенцию, даже когда их функции различны. Аналогичные органы выполняют похожую работу, но возникли независимо и часто связаны с конвергенцией. Сравнение происхождения, строения, функции и условий жизни позволяет определить способ изменений, а не делать вывод по одному внешнему признаку.
| Признак | Дивергенция | Конвергенция | Параллелизм |
|---|---|---|---|
| Степень родства сравниваемых групп | Родственные группы | Неродственные или далёкие группы | Близкородственные группы |
| Причина сходства или различий | Общее происхождение и расхождение приспособлений | Независимые изменения при сходных условиях | Общие наследственные предпосылки и сходное направление отбора |
| Характер изменения признаков | Признаки расходятся | Независимо появляются сходные признаки | Сходные признаки развиваются независимо |
| Связь с условиями среды | Различия условий усиливают расхождение | Похожие условия вызывают сходные приспособления | Похожие условия действуют на родственные группы |
| Типичные примеры органов или организмов | Передние конечности млекопитающих: рука, крыло, ласт | Обтекаемая форма тела акулы и дельфина | Сходные изменения зубов у близкородственных групп |
Сначала сопоставь степень родства групп, затем выясни, сходны ли признаки по происхождению или лишь по функции. После этого проверь роль условий среды: так проще выбрать между дивергенцией, конвергенцией и параллелизмом.
Условие. У разных видов млекопитающих передние конечности преобразованы в руку, крыло или ласт. Нужно определить способ эволюционных изменений и найти признак общего происхождения. Различие функций само по себе ещё не говорит о независимом возникновении конечностей.
Ответ. Это дивергенция. На общее происхождение указывают гомологичность конечностей и общий план строения, а не одинаковое выполнение функций.
Условие. У акулы и дельфина есть обтекаемая форма тела и плавники, хотя акула — рыба, а дельфин — млекопитающее. Требуется объяснить сходство и определить тип органов. Важно не спутать приспособление к воде с доказательством близкого родства.
Ответ. Сходство объясняется конвергенцией. Плавники и обтекаемая форма в данном сравнении сходны по функции, но не свидетельствуют об общем происхождении этих признаков.
Условие. У нескольких близкородственных групп сходным образом изменились зубы в ответ на сходный тип питания. Нужно назвать способ эволюции и отличить его от конвергенции. Для решения важны и сходство признаков, и родство групп.
Ответ. Это параллелизм. В отличие от конвергенции, сходные изменения здесь возникают у близкородственных групп, а не у организмов далёкого происхождения.
Считать любые сходные признаки доказательством близкого родства — ошибка: сходство могло возникнуть независимо при конвергенции. Её допускают, если замечают форму или функцию, но не проверяют происхождение признака. Спроси себя, подтверждается ли сходство общим планом строения и родством групп. Если признаки сходны только потому, что организмы живут в похожих условиях, родство из этого не следует.
Путать конвергенцию и параллелизм легко, потому что в обоих случаях возникают сходные признаки. Однако при параллелизме группы близкородственные и имеют общие наследственные предпосылки, а при конвергенции сравнивают неродственные группы. Проверь степень родства прежде, чем выбирать термин. Если она близкая, а изменения развивались сходно независимо, вероятен параллелизм.
Называть дивергенцией любое различие организмов недостаточно: нужно связать его с расхождением признаков родственных групп, происходящих от общего предка. Разные виды могут отличаться по причинам, не относящимся к этому эволюционному процессу. Для самопроверки выясни, есть ли общность происхождения и постепенно ли признаки расходились. Если родство не установлено, одного различия для вывода о дивергенции мало.
Смешивать гомологичные и аналогичные органы нельзя: первые имеют общее происхождение, вторые сходны по функции, но возникли независимо. Путаница появляется, когда органы сравнивают только по тому, что они делают. Проверь план строения и происхождение: общий план поддерживает вывод о гомологии, а одна лишь сходная функция — нет. Поэтому крыло птицы и передняя конечность другого млекопитающего могут быть гомологичными, хотя их функции различаются.
Для понимания этих способов эволюции нужны знания о наследственной изменчивости и естественном отборе: изменчивость даёт материал для изменений, а отбор влияет на то, какие варианты сохраняются. Понятия приспособленности и общего предка помогают объяснить, почему признаки расходятся у родственных групп или независимо сходятся у разных организмов. Позже сравнение гомологичных и аналогичных органов пригодится при изучении доказательств эволюции и родства организмов. Эти же сведения помогают устанавливать филогенетические связи — предполагаемые отношения происхождения между группами.
Чем дивергенция отличается от конвергенции?
При дивергенции признаки расходятся у родственных организмов, происходящих от общего предка. При конвергенции сходные признаки независимо возникают у неродственных групп, если они приспосабливаются к похожим условиям.
Почему гомологичные органы могут выполнять разные функции?
Они унаследованы от общего предка, но в ходе эволюции приспосабливались к разным условиям и задачам. Поэтому общий план строения сохраняется, а функция может различаться.
Как отличить аналогичные органы от гомологичных?
Гомологичные органы имеют общее происхождение и сходный план строения, хотя их функции могут быть разными. Аналогичные органы похожи прежде всего по функции, но возникли независимо и имеют разное происхождение.
Чем параллелизм отличается от конвергенции?
Параллелизм — сходное развитие признаков у близкородственных групп, у которых есть общие наследственные предпосылки. Конвергенция приводит к сходству у неродственных организмов под влиянием похожих условий среды.
Можно ли по внешнему сходству организмов определить их родство?
Нет, внешнее сходство само по себе не доказывает близкого родства: оно могло независимо возникнуть при конвергенции. Для вывода о родстве учитывают происхождение и строение органов, а также другие признаки.
§ 34. Способы осуществления эволюционного процесса
