§ 19. Почему мы похожи на обезьян?

Определения и обозначения

Человекообразные обезьяны — группа приматов, к которой относятся гиббоны, орангутаны, гориллы, шимпанзе и бонобо. В отличие от многих других обезьян, у них нет хвоста; для группы характерны также особенности строения скелета и подвижности конечностей. Человек тоже относится к приматам, но выделяется прямохождением и рядом других признаков. Название группы помогает сравнивать человека с родственными видами, не смешивая их с другими обезьянами.

Общий предок — организм или популяция в прошлом, от которых произошли две или несколько эволюционных линий. Это не обязательно один конкретный известный учёным организм: часто речь идёт о древней популяции. Человек и современные человекообразные обезьяны не происходят друг от друга, а унаследовали признаки от общих предков. Понятие помогает правильно объяснить сходство видов и представить их родство как ветвящееся дерево.

Гомологичные органы — органы, которые имеют общее происхождение и сходный основной план строения, даже если выполняют разные функции. Например, кости передней конечности человека и человекообразной обезьяны расположены в сходном порядке, хотя конечности используются по-разному. При сравнении важно учитывать не только назначение органа, но и его строение и положение относительно других частей тела. Так можно отличить наследуемое сходство от похожести, возникшей независимо.

Рудименты — уменьшенные или изменённые органы, которые сохраняются у многих особей, хотя утратили прежнее значение или изменили функцию. Они указывают на особенности строения предков, но не обязательно совершенно бесполезны в настоящее время. Атавизм — редкое появление у отдельной особи признака, обычного для далёких предков. Различие понятий нужно, чтобы не путать распространённую особенность вида с редким индивидуальным проявлением.

Как это устроено

У человека и человекообразных обезьян сходны многие черты скелета, расположение органов, устройство мышц и особенности физиологии. Причина такого сходства — наследование общего плана строения от предков, а не случайное совпадение всех деталей. Например, сходная организация кисти сохраняет возможность захвата предметов, хотя у человека рука особенно приспособлена к точным движениям. Общие признаки рассматривают вместе с различиями, чтобы понять и родство, и дальнейшие изменения каждой линии.

Зародыши родственных позвоночных на ранних этапах развития могут иметь сходные особенности, поскольку развитие наследует общий набор биологических механизмов. По мере роста различия усиливаются: формируются признаки, характерные для конкретного вида. Сравнение эмбрионального развития позволяет увидеть сходство, которое не всегда заметно при сравнении взрослых организмов. Это не означает, что зародыш одного вида повторяет стадии взрослой жизни других видов: речь идёт о сходстве отдельных процессов и структур.

ДНК хранит наследственную информацию, а белки выполняют множество функций в клетке и организме. Если у видов похожи последовательности нуклеотидов ДНК или аминокислот белков, это объясняется тем, что часть этих последовательностей унаследована от общих предков. После расхождения линий в последовательностях постепенно накапливаются изменения, поэтому учёные могут сравнивать их количество и оценивать степень родства. Вывод надёжнее, когда сравнивают много участков и согласуют молекулярные данные с другими свидетельствами.

Гомологичные органы, рудименты и атавизмы сохраняют информацию об эволюционной истории. Гомологию распознают по общему плану строения и происхождению, даже если орган изменился под действием разных условий жизни. Рудименты показывают, что в линии предков существовала структура, которая позднее уменьшилась или изменила значение. Атавизм возникает редко, когда у отдельной особи проявляется древняя особенность; он показывает, что наследственные предпосылки такого признака могут сохраняться.

Человек не произошёл от современных шимпанзе или других ныне живущих человекообразных обезьян. Если два вида похожи, это может означать, что они унаследовали общие черты от предка, жившего раньше, а сами виды продолжили развиваться отдельно. Современные обезьяны — не «ступени», ведущие к человеку, а отдельные ветви эволюционного дерева. Поэтому точнее говорить о родстве и общем предке, а не о превращении одного современного вида в другой.

Признаки родства человека и человекообразных обезьян

Таблица показывает, какие независимые группы данных используют при сравнении видов. Сначала определите, что именно сходно, а затем спросите, связано ли сходство с общим происхождением или могло возникнуть независимо. Чем больше согласующихся свидетельств из разных областей биологии, тем обоснованнее вывод о родстве.

Разбор задач

Задача 1. У человека и человекообразной обезьяны обнаружены сходно устроенные кости передней конечности. Объясните значение этого сходства. Необходимо решить, достаточно ли одинакового назначения конечностей для вывода о родстве или важнее сопоставить их строение. Рассуждение строится от наблюдаемого признака к возможному объяснению его происхождения.

1. Сравним не только функцию, но и расположение костей в конечности.
2. Если общий план строения и взаимное положение костей совпадают, структуры можно считать гомологичными.
3. Гомологичность означает, что сходство связано с происхождением от общего предка, хотя конечности могли приспособиться к разным действиям.

Ответ. Сходно устроенные кости указывают на общий план строения и могут быть гомологичными органами. Это служит свидетельством общего происхождения человека и человекообразной обезьяны, но вывод следует проверять по другим признакам.

Задача 2. Сравните данные о сходстве зародышей человека и обезьян с данными о сходстве их ДНК. Почему совокупность этих данных убедительнее одного наблюдения? Здесь нужно понять, что эмбриология и молекулярная биология исследуют разные стороны организмов. Если оба подхода независимо указывают на родство, объяснить результат случайным совпадением сложнее.

1. Сходство зародышей показывает общие особенности развития, которые могут быть унаследованы от предков.
2. Сходство ДНК обнаруживает совпадения в наследственной информации и позволяет сравнивать конкретные последовательности.
3. Так как данные получены разными методами, их согласие усиливает общий вывод и снижает вероятность ошибки одного метода.

Ответ. Эмбриологические и молекулярные данные взаимно подтверждают гипотезу родства. Их совокупность убедительнее одного наблюдения, потому что сходство проявляется на разных уровнях организации и проверяется независимыми способами.

Задача 3. Ученик утверждает: «Раз человек похож на шимпанзе, значит, он произошёл от современных шимпанзе». Найдите ошибку и сформулируйте верный вывод. В утверждении смешаны понятия современного вида и общего предка. Нужно определить, какое объяснение сходства соответствует ветвящемуся характеру эволюции.

1. Шимпанзе — современный вид, который развивался по собственной эволюционной линии.
2. Сходство человека и шимпанзе объясняется тем, что их линии имеют общего предка, жившего до появления обоих современных видов.
3. После расхождения линии накапливали собственные изменения, поэтому ни один современный вид не является предком другого.

Ответ. Ошибка — считать современного шимпанзе предком человека. Верный вывод: человек и шимпанзе произошли от общего предка, а затем развивались по разным эволюционным линиям.

Типичные ошибки

Ошибка: считать современных обезьян предками человека. Так думают, потому что представляют эволюцию как прямую цепочку превращений, но родство лучше изображать ветвящимся деревом. Проверьте себя вопросом: речь идёт о современном виде или о предке, жившем раньше? Человек и современные человекообразные обезьяны имеют общего предка.

Ошибка: принимать любой похожий признак за доказательство близкого родства. Похожесть может появиться независимо, например как приспособление к сходным условиям, поэтому одного примера недостаточно. Проверяйте, есть ли сходство по нескольким группам признаков и можно ли объяснить его общим происхождением. Надёжнее всего вывод, который согласуется с анатомическими, эмбриологическими и молекулярными данными.

Ошибка: путать гомологичные и аналогичные органы. Одинаковая функция кажется убедительным признаком родства, но органы могут выполнять сходную задачу и возникнуть независимо. Сравните план строения, положение и происхождение органов, а не только то, что они делают. Общее происхождение при различии функций характерно для гомологичных структур.

Ошибка: считать рудимент бесполезным, а атавизм — обычной особенностью вида. Рудимент сохраняется у многих особей и может иметь изменённую функцию, тогда как атавизм редко проявляется у отдельной особи. Чтобы не смешивать понятия, выясните, насколько часто встречается признак и как он соотносится с особенностями предков. Ни одно из этих понятий само по себе не означает, что орган обязательно лишён всякой функции.

Связь с другими темами

Для понимания родства важно знать основные положения эволюционного учения и значение общего предка: виды изменяются, а их линии могут расходиться. Сравнение человека и обезьян опирается на систематику приматов, которая помогает установить место организмов среди родственных групп, и на сравнительную анатомию позвоночных. Сходство ДНК и белков связывает тему с молекулярной биологией. Такие сравнения используют далее, чтобы строить эволюционные родословные и оценивать родство видов.

Что запомнить

• Человек и человекообразные обезьяны принадлежат к приматам.
• Человек не произошёл от современных обезьян.
• Человек и современные человекообразные обезьяны имеют общего предка.
• Сходство строения, развития и молекулярных признаков служит свидетельством родства.
• Гомологичные органы имеют общее происхождение, хотя их функции могут различаться.
• Рудименты и атавизмы помогают судить об эволюционной истории организма.