49. Доказательства эволюции животных

Определения и обозначения

Гомологичные органы — органы общего происхождения и сходного плана строения, которые могут выполнять разные функции. Например, передние конечности позвоночных построены по единому плану, хотя у зверя служат для ходьбы, у птицы — для полёта. Это понятие помогает устанавливать родство животных.

Аналогичные органы — органы разного происхождения и строения, выполняющие сходные функции. Крыло птицы и крыло насекомого помогают летать, но сформированы по-разному. Термин нужен, чтобы не принять одинаковую функцию за доказательство близкого родства.

Рудимент — орган, утративший основное значение в ходе эволюции, но сохранившийся в уменьшенном или изменённом виде. Он может почти не использоваться так, как у предков, однако сохраняет след прежнего строения. Рудименты позволяют предположить, какие органы были развиты у древних животных.

Атавизм — появление у отдельных особей признака, характерного для далёких предков. Такой признак встречается редко, потому что обычно скрыт наследственной программой и не проявляется. Атавизмы показывают, что наследственная информация о признаках предков может сохраняться.

Как это устроено

Сходство скелетов и внутренних органов у разных животных помогает выявить их родство. Если части тела расположены и соединены по одному плану, это указывает на общее происхождение, даже когда конечности работают по-разному. В ходе эволюции один исходный орган мог изменяться под влиянием разных условий жизни, поэтому его функция стала иной.

Похожая среда обитания создаёт сходные требования к организму: нужно летать, плавать или быстро двигаться. Неродственные животные могут независимо приобретать органы, подходящие для такой задачи. Поэтому при сравнении учитывают не только функцию, но и внутреннее строение с происхождением органа.

Рудимент сохраняется потому, что соответствующая часть наследственного плана не исчезла полностью, хотя прежняя функция стала ненужной или менее важной. У предков этот орган был крупнее и помогал выживать. Значит, рудимент служит историческим свидетельством изменения образа жизни и строения животных.

Атавизм возникает, когда у отдельной особи проявляется наследственный признак, обычно подавленный или не работающий у современных представителей вида. Причиной может быть особое сочетание наследственных факторов. Такой случай связывает современное животное с далёкими предками и подтверждает сохранение некоторых наследственных возможностей.

Окаменелости и другие ископаемые остатки сохраняют части древних животных в слоях земной коры. Расположение находок по возрасту позволяет сравнивать более древние и более поздние формы, а переходные формы показывают сочетание признаков разных групп. Сходство зародышей и географическое распространение видов дополняют картину, потому что отражают общность раннего развития и историю расселения организмов.

Основные доказательства эволюции животных

Сначала определите, что именно сравнивают: строение, функцию, возраст находки или развитие зародыша. Затем спросите, какой вывод следует из этого сходства или различия. Таблица помогает не смешивать доказательства общего происхождения с приспособлениями, возникшими независимо.

Разбор задач

Задача 1. У двух животных передние конечности имеют общий план строения, но одна служит для полёта, а другая — для плавания. Нужно определить вид сходства. В условии специально указаны и строение, и функция, поэтому нельзя ориентироваться только на назначение конечностей.

1. Выделим главный признак: у конечностей общий план строения.
2. Учтём различие функций: одна конечность приспособлена к полёту, другая — к плаванию.
3. Свяжем общий план с происхождением: такое сочетание характерно для гомологичных органов.

Ответ: передние конечности гомологичны; они имеют общее происхождение, но выполняют разные функции.

Задача 2. Крылья птицы и насекомого выполняют сходную функцию, но устроены по-разному. Требуется объяснить, что это говорит об их происхождении. Одинаковый результат работы органов ещё не означает, что они возникли у общего близкого предка.

1. Назовём общую функцию: оба органа обеспечивают полёт.
2. Сравним строение: крыло птицы связано с костями передней конечности, а крыло насекомого имеет другое происхождение.
3. Сделаем вывод: органы возникли независимо как приспособления к сходной среде.

Ответ: это аналогичные органы, поэтому их сходная функция не доказывает близкого родства птицы и насекомого.

Задача 3. В ископаемых слоях найдены остатки древних животных разных возрастов, а среди них — форма с признаками двух групп. Нужно объяснить значение находок для эволюции. Здесь важны и последовательность слоёв, и сочетание признаков.

1. Сравним остатки по возрасту и расположению в слоях.
2. Установим, какие признаки появились раньше, а какие — позже.
3. Рассмотрим форму с признаками двух групп как переходную: она показывает возможную связь между этими группами.

Ответ: последовательность ископаемых находок показывает исторические изменения, а переходная форма подтверждает, что признаки разных групп могли сочетаться на пути эволюции.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любые органы с одинаковой функцией гомологичными. Так думают, потому что внешняя польза органа заметнее его внутреннего строения. Проверьте себя: сравните происхождение и план строения, а не только результат работы.

Ошибка — считать рудимент совершенно бесполезным органом. Его функция действительно уменьшилась, но сам орган сохраняет сведения о строении предков. Проверьте себя вопросом: какую важную роль могла выполнять эта часть тела у древних животных?

Ошибка — путать рудимент с атавизмом. Рудимент обычно есть у представителей всего вида, а атавизм появляется у отдельных особей. Проверьте, является ли признак обычной особенностью вида или редким возвращением черты предка.

Ошибка — полагать, что одна окаменелость полностью доказывает родство животных. Одна находка может быть неполной или неправильно истолкованной. Надёжный вывод делают по совокупности признаков, находок разного возраста и других доказательств.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении органов животных, понятиях вида и приспособленности. Также важно помнить, что признаки организмов передаются по наследству. Это объясняет, почему особенности предков могут сохраняться или иногда проявляться снова.

Сравнение гомологичных и аналогичных органов пригодится при изучении приспособлений животных к среде обитания. Оно помогает отличать общий план строения от независимого сходства. Такой подход используется при объяснении разнообразия животных.

Палеонтологические находки и сведения о родстве организмов понадобятся при дальнейшем изучении истории животного мира. По ним восстанавливают последовательность появления и изменения групп. Поэтому доказательства эволюции связывают строение современных животных с их прошлым.

Что запомнить

• Гомологичные органы имеют общее происхождение и сходный план строения.
• Аналогичные органы сходны по функции, но различаются происхождением и строением.
• Рудименты сохраняются у животных в уменьшенном или изменённом виде.
• Атавизм — редкое проявление признака далёких предков у отдельной особи.
• Ископаемые остатки показывают, как животные менялись с течением времени.
• Переходные формы сочетают признаки разных групп животных.
• Выводы об эволюции подкрепляются совокупностью разных доказательств.