Основные закономерности эволюции

Определения и обозначения

Необратимость эволюции — невозможность точного возвращения организмов к прежнему состоянию. Потомки наследуют изменения предков, но живут уже в иных условиях и имеют собственную историю развития. Это понятие помогает не путать сходство с предковым состоянием и буквальное возвращение в прошлое.

Биологический прогресс — успешное развитие группы, которое проявляется в увеличении численности особей, расширении ареала и росте числа видов. Ареал — территория, где обитает группа. Эти показатели нужны, чтобы оценивать успех группы в целом, а не отдельного организма.

Биологический регресс — сокращение численности и ареала группы, а также уменьшение числа входящих в неё видов. При таком направлении развития группа становится уязвимее и может вымереть. Понятие помогает описывать ухудшение её положения, а не степень сложности организмов.

Дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов; конвергенция — возникновение сходных признаков у неродственных групп; параллелизм — независимое развитие сходных изменений у родственных групп. Эти термины позволяют различать причины сходства и различий, а не судить о родстве только по внешнему виду.

Как это устроено

Эволюция необратима не потому, что организмы не могут приобретать признаки, похожие на признаки предков. Причина в том, что потомки наследуют уже изменённый набор признаков, а затем продолжают развиваться под действием изменившейся среды. В результате даже при похожих условиях организм не становится точной копией предка: за время эволюции меняются и наследственная основа, и окружающий мир. Поэтому сходство с древней формой не означает полного возвращения к ней.

Прогресс и регресс описывают положение группы организмов, а не её «качество» или сложность. Если особей становится больше, ареал расширяется и возникают новые виды, группа успешно существует в данных условиях. При сокращении всех этих показателей её положение ухудшается, и возрастает опасность вымирания. Простая организация не мешает группе быть успешной, а сложное строение само по себе не защищает от регресса.

Дивергенция возникает, когда родственные организмы осваивают разные условия или способы жизни. В разных условиях естественный отбор сохраняет разные наследственные варианты, поэтому различия между группами постепенно накапливаются. Со временем они могут стать настолько значительными, что группы превращаются в разные виды. Так происхождение от общих предков сочетается с различиями современных организмов.

Конвергенция и параллелизм тоже приводят к сходству, но сравниваемые группы различаются по степени родства. При конвергенции неродственные организмы испытывают похожее воздействие среды, и отбор независимо сохраняет сходные полезные признаки. При параллелизме сходные изменения независимо появляются у родственных групп: у них есть общий предок, но каждый путь развития проходит отдельно. Поэтому сначала выясняют родство групп, а затем объясняют сходство условиями и ходом развития.

Приспособление не бывает полезным вне связи со средой. Например, признак, помогающий добывать пищу или передвигаться в одних условиях, может оказаться бесполезным при смене климата или образа жизни. Если условия меняются, прежний признак может даже снизить шансы организма на выживание. Это объясняет, почему эволюционные изменения не гарантируют постоянного преимущества и не ведут к заранее заданной цели.

Сравнение направлений изменения признаков в эволюции

Пользуйся таблицей в два шага: сначала выясни, являются ли сравниваемые группы родственными, затем установи, сходны или различны их признаки. Различия у родственных групп указывают на дивергенцию, сходство неродственных — на конвергенцию, а сходные изменения у родственных групп — на параллелизм.

Разбор задач

Задача 1. У родственных видов млекопитающих передние конечности выполняют разные функции и имеют различное строение. Определите закономерность и объясните её причину.

1. Условие прямо указывает, что виды родственны, то есть имеют общего предка.
2. Их конечности различаются, потому что виды могли осваивать разные условия и выполнять разные функции.
3. Естественный отбор накапливал у каждой группы изменения, полезные в её среде.

Ответ: это дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов при освоении разных условий.

Задача 2. У неродственных животных, живущих в сходных условиях, сформировались обтекаемая форма тела и приспособления к плаванию. Объясните сходство.

1. Сначала учитываем, что животные неродственные, поэтому сходство не объясняется недавним общим предком.
2. Затем отмечаем сходные условия: в воде обтекаемая форма помогает эффективнее передвигаться.
3. Отбор независимо сохранял у каждой группы признаки, полезные для плавания.

Ответ: это конвергенция — сходные признаки возникли у неродственных организмов под влиянием похожих условий.

Задача 3. Две близкородственные группы независимо приобрели сходный признак при приспособлении к похожим условиям. Определите закономерность и отличите её от конвергенции.

1. Ключевая подсказка — группы близкородственные, то есть их объединяет более близкое родство.
2. Признак появился независимо в каждой группе, хотя условия были похожими.
3. Сравниваем с конвергенцией: там сходство возникает у неродственных групп, а здесь оно появляется у родственных.

Ответ: это параллелизм — независимое возникновение сходных изменений у родственных групп.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биологический прогресс показателем большей сложности организмов. Так думают, потому что слово «прогресс» в быту связывают с улучшением и усложнением. Проверь себя: прогресс группы определяют по численности, ареалу и числу видов, а не по сложности её строения.

Ошибка: принимать любое сходство за доказательство близкого родства. Сходные условия могут независимо сохранять похожие признаки у неродственных групп, поэтому внешний вид не всегда отражает родство. Проверь себя: выясни, есть ли общий предок, а затем оцени, могут ли сходные условия объяснить признак.

Ошибка: путать конвергенцию и параллелизм. В обоих случаях сходные признаки возникают независимо, поэтому легко забыть о родстве сравниваемых групп. Проверь себя: если группы неродственные — это конвергенция, если родственные — параллелизм.

Ошибка: считать приспособление полезным при любых условиях. Признак кажется постоянным преимуществом, если рассматривать только среду, в которой он сформировался. Проверь себя: представь, как изменится его значение при смене условий; он может стать бесполезным или вредным.

Связь с другими темами

Чтобы понять, как группы организмов меняются, нужно знать о наследственной изменчивости и естественном отборе. Изменчивость создаёт различия между особями, а отбор влияет на то, какие наследственные признаки чаще сохраняются в популяции. Так становится понятнее, откуда берутся эволюционные изменения.

Понятия родства и общего предка помогают различать дивергенцию, конвергенцию и параллелизм. Одни закономерности связаны с расхождением признаков у родственных групп, другие — со сходством признаков при разной степени родства. Это важно и при изучении видообразования: накопление различий может привести к появлению новых видов.

Представления о прогрессе и регрессе пригодятся при изучении макроэволюции и причин вымирания. Они помогают рассматривать изменения не только отдельных организмов, но и крупных групп на протяжении длительного времени. Сокращение численности и ареала может предупреждать о риске исчезновения группы.

Что запомнить

• Эволюция необратима: точное возвращение к прежнему состоянию невозможно.
• Биологический прогресс оценивают по численности, ареалу и числу видов группы.
• Биологический регресс ведёт к сокращению группы и может завершиться её вымиранием.
• Дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов.
• Конвергенция — появление сходных признаков у неродственных групп под влиянием сходных условий.
• Параллелизм — независимое возникновение сходных изменений у родственных групп.
• Приспособления относительны и зависят от условий среды.