Какво е значението на изучаването на филогенетичните серии. Какво е значението на реконструирането на филогенетични серии: съвременна филогенетика

Методите на филогенетичните изследвания са органично свързани с методите за изучаване на фактите на еволюцията. Досега морфологичният метод трябва да се счита за основен метод на филогенетично изследване, тъй като трансформациите във формата на организъм остават най-очевидният факт и ни позволяват да проследим явленията на видовата трансформация с голяма степен на успех.

От това, разбира се, не следва, че други методи са неприложими към филогенетичните изследвания - физиологични, екологични, генетични и др. Формата и функцията на организма са неразривно свързани. Всеки организъм се формира под въздействието на специфични фактори на околната среда, той взаимодейства с него, той е в определени връзки с други организми. Но формата на организма, неговата структура винаги остава чувствителен индикатор за всички тези връзки и служи като водеща нишка за изследователя на филогенетичните проблеми. Морфологичният метод на изследване заема водеща позиция в изучаването на филогенезата и неговите заключения като цяло се потвърждават при тестване с други методи. Голямото предимство на морфологичния метод е наличието на неговата комбинация със сравнителен метод на изследване, без който е невъзможно да се открие самият факт на трансформация на живите системи. Валидността на морфологичния метод се увеличава значително от факта, че той по същество е дълбоко самокритичен, тъй като може да се прилага в различни посоки.

Ако имаме голям палеонтологичен материал (например еволюцията на коня), можем да приложим сравнителния морфологичен метод към последователни серии от предци и потомци и по този начин да идентифицираме посоките и методите на еволюцията на дадена група. Фигурата дава представа за същността на сравнително-морфологичния метод, приложен към предците на коня. Последователното намаляване на страничните пръсти и развитието на средния (III) пръст показват посоката на еволюционното развитие на „конския ред“.

Сравнение на крайниците на jerboas с намаляващ брой пръсти и нарастваща специализация. 1 - малко тушканче Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - храстоноги Dipus sagitta. I-V - пръсти от първи до пети (Според Виноградов)

Освен това палеонтологичните данни са в хармония със сравнителните анатомични изследвания на съвременните форми. Фигурата сравнява крайниците на три форми с намаляващ брой пръсти. Въпреки че това не е филогенетична серия, създава впечатлението, че и трите крайника са резултат от проявата на подобни процеси, които са достигнали различни етапи на развитие. Следователно сравнителният морфологичен метод, по отношение на съвременните форми, независимо от палеонтологията, прави вероятно, че например крак с един пръст се е развил от крак с много пръсти. Когато тези заключения се добавят към фактите от сравнителната ембриология, показващи, че например в конски ембрион се образуват странични пръсти и след това те постепенно се редуцират, тогава нашето заключение за произхода на еднопръстия кон от много -toed прародител става още по-вероятен.

Съвпадението на тези данни показва, че фактите на палеонтологията, сравнителната анатомия на възрастните форми и сравнителната ембриология взаимно се контролират и допълват взаимно, образувайки в своята съвкупност синтетичен троен метод на филогенетично изследване, предложен от Хекел (1899) и който не е загубил своята значение днес. Приема се, че съвпадението на данни от палеонтологията, сравнителната анатомия и ембриологията до известна степен служи като доказателство за правилността на филогенетичните конструкции.

Това са най-общите принципи на филогенетичните изследвания.

Нека сега разгледаме накратко описаните елементи на единен метод на филогенетично изследване.

Палеонтологичните данни са най-убедителни. Те обаче имат един основен недостатък, а именно, че палеонтологът се занимава само с морфологични характеристики и при това непълни. Организмът като цяло е извън обхвата на палеонтологичните изследвания. С оглед на това е особено важно палеонтологът да вземе предвид всички налични признаци на животните, с чиито останки се занимава. В противен случай неговите филогенетични заключения могат да бъдат погрешни.

Да приемем, че формите A, B, C, D, E, E се сменят една друга в последователни геоложки хоризонти и че палеонтологът има възможност да наблюдава определена сума от техните характеристики - a, b, c и т.н. освен това приемете, че формата A има характеристиките a 1, b 1, c 1, а във формите B, C, D, ... тези характеристики се променят (съответно a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, c 3 ... и т.н.). След това с течение на времето получаваме следните серии от данни

Тази плоча съответства например на „ред“ от конски предци, където от Еопип до кон имаме последователност в развитието на редица характеристики. Таблицата показва последователното развитие на всички водещи характеристики. Всеки следващ знак (например 4) се извлича от всеки предходен (например 3). В такива случаи става вероятно да се образуват серията A, B, C, D, E, E филогенетична серия, т.е. редица предци и техните потомци. Това е поредицата от еохипус до кон и някои други.

Сега да предположим, че имаме работа със следните данни,

т.е. посочваме редица форми, които последователно се сменят във времето и според един от признаците (b) получаваме картина на последователно развитие от b 1 до b 5. Въпреки това, нашата серия не е филогенетична серия, тъй като, например, по отношение на символите a и b не наблюдаваме последователна специализация. Например, вид A има формула A (a 1, b 1, b 1), но вид B очевидно не е негов пряк потомък, тъй като има формула B (a 4, b 2, b 2) и т.н. Очевидно тук имаме работа с последователни „фрагменти“ от филогенетично дърво, много клонове на което не са открити. Следователно серията A, B, C, D, D, E всъщност е равна на A, B 1, C 2, D 3, D 1. Тази серия се нарича стъпаловидна. За да обясним разликите между него и филогенетичната серия, ще използваме снимка, показваща еволюцията на коня. Тук ще бъдат филогенетични следните серии: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, кон. Например, следните серии от форми ще бъдат стъпаловидни: hyracotherium, epihippus, myohippus, anchytherium, hipparion, hippidium, horse. Всичко това не са предци и потомци, а последователни, но разпръснати странични клони на филогенетичното дърво.

Както можете да видите, стъпаловидната серия е от голямо работно значение, тъй като въз основа на нея може да се заключи, че конят произлиза от полидактилен прародител.

И накрая, може да срещнете адаптивен диапазон, показващ развитието на всяка адаптация. Такава серия може да бъде част от филогенетична серия, например адаптирането на крака на коня към бягане, но често това не е така и адаптивна серия може да бъде съставена дори за сметка на съвременните форми, които не се образуват изобщо филогенетична серия. Както виждаме, палеонтологът трябва да се сблъска с големи трудности. Материалът му е откъслечен и непълен.

Известна компенсация за непълнотата на палеонтологичните данни обаче е възможността за разширяване на данните за околната среда към палеонтологията. Определена форма на орган (структурата на крака, структурата на зъбния апарат и т.н.) позволява да се направят изводи за начина на живот и дори състава на храната на изчезнали животни. Това поражда възможност за реконструкция на техните екологични отношения. Съответната област на знанието, установена в трудовете на В. О. Ковалевски, се нарича палеобиология (Абел, 1912). Това компенсира разпокъсаността на идеите на палеонтолозите за изчезналите животни. По отношение на формите, лишени от скелет, палеонтологията предоставя само незначителен материал за филогенетиката и в тези случаи на първо място е сравнителната морфология с нейния метод за сравнително изследване на хомоложни структури на възрастни и ембрионални форми на геоложката модерност. Липсата на палеонтологични данни прави правенето на филогенетични заключения много по-трудно. Следователно нашите филогенетични конструкции са най-надеждни по отношение на онези форми, за които е известен палеонтологичен материал.

Въпреки това, дори при липса на палеонтологични данни, изследователят не остава невъоръжен. В този случай той използва друг метод, а именно изучаването на етапите на онтогенетичното развитие.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Една от най-известните и най-добре проучените е филогенетичната серия на съвременните еднопръсти копитни животни. Множество палеонтологични находки и идентифицирани преходни форми създават научна доказателствена база за тази серия. Филогенетичната серия на коня, описана от руския биолог Владимир Онуфриевич Ковалевски през 1873 г., остава „икона“ на еволюционната палеонтология днес.

Еволюция през вековете

В еволюцията филогенетичните серии са последователно следващи преходни форми, довели до формирането на съвременни видове. Според броя на връзките серията може да бъде пълна или частична, но наличието на последователни преходни форми е задължително условие за тяхното описание.

Филогенетичната серия на коня се счита за доказателство за еволюцията именно поради наличието на такива последователни форми, които се заменят една друга. Множеството палеонтологични находки му придават висока степен на надеждност.

Примери за филогенетични серии

Редицата от коне не е единственият сред описаните примери. Филогенетичните серии на китовете и птиците са добре проучени и имат висока степен на надеждност. А спорна в научните среди и най-използвана в различни популистки инсинуации е филогенетичната серия на съвременните шимпанзета и хора. Споровете за липсващите междинни връзки тук продължават в научните среди. Но независимо колко гледни точки има, значението на филогенетичните серии като доказателство за еволюционната адаптивност на организмите към променящите се условия на околната среда остава неоспоримо.

Връзката между еволюцията на конете и околната среда

Множество изследвания на палеонтолози потвърдиха теорията на О. В. Ковалевски за тясната връзка на промените в скелета на предците на конете с промените в околната среда. Променящият се климат доведе до намаляване на горските площи и предците на съвременните еднопръсти копитни животни се адаптираха към условията на живот в степите. Необходимостта от бързо движение провокира промени в структурата и броя на пръстите на крайниците, промени в скелета и зъбите.

Първата брънка във веригата

В ранния еоцен, преди повече от 65 милиона години, е живял първият прародител на съвременния кон. Това е „нисък кон“ или Eohippus, който беше с размерите на куче (до 30 см), опрян на цялото стъпало на крайника, който имаше четири (предни) и три (задни) пръста с малки копита. Eohippus се хранеше с издънки и листа и имаше туберкулозни зъби. Кафяво оцветяване и рядка коса на подвижна опашка - това е далечният прародител на конете и зебрите на Земята.

Междинни продукти

Преди около 25 милиона години климатът на планетата се промени и степните пространства започнаха да заменят горите. В миоцена (преди 20 милиона години) се появяват мезохипуси и парахипуси, по-подобни на съвременните коне. А първият тревопасен предшественик във филогенетичната серия на коня се счита за Мерихип и Плиохип, които са излезли на арената на живота преди 2 милиона години. Хипарион - последната връзка с три пръста

Този предшественик е живял през миоцена и плиоцена в равнините на Северна Америка, Азия и Африка. Този трипръст кон, приличащ на газела, все още нямаше копита, но можеше да тича бързо, ядеше трева и именно тя заемаше огромни територии.

Еднопръст кон - плиохипус

Тези еднопръсти представители се появяват преди 5 милиона години на същите територии като хипарионите. Условията на околната среда се променят - те стават още по-сухи, а степите се разширяват значително. Тук еднопръстието се оказва по-важен знак за оцеляване. Тези коне са били високи до 1,2 метра при холката, имали са 19 чифта ребра и силни мускули на краката. Зъбите им придобиват дълги корони и гънки от емайл с развит циментов слой.

Кон, който познаваме

Съвременният кон, като последен етап от филогенетичната серия, се появява в края на неогена, а в края на последния ледников период (преди около 10 хиляди години) милиони диви коне вече пасат в Европа и Азия. Въпреки че усилията на примитивните ловци и намаляването на пасищата превърнаха дивия кон в рядкост още преди 4 хиляди години. Но два от неговите подвидове - тарпанът в Русия и конят на Пржевалски в Монголия - успяха да продължат много по-дълго от всички останали.

Диви коне

Днес практически не са останали истински диви коне. Руският тарпан се счита за изчезнал вид, а конят на Пржевалски не се среща в естествени условия. Стада коне, които пасат свободно, са диви опитомени форми. Въпреки че такива коне бързо се връщат към дивия живот, те все още се различават от истински дивите коне.

Те имат дълги гриви и опашки и са с различни цветове. Конете и мишите тарпани на Пржевалски са с подстригани бретони, гриви и опашки.

В Централна и Северна Америка дивите коне са напълно унищожени от индианците и се появяват там едва след пристигането на европейците през 15 век. Подивелите потомци на конете на конквистадорите дават началото на многобройни стада мустанги, чийто брой днес се контролира чрез отстрел.

Освен мустанги, в Северна Америка има два вида диви островни понита - на островите Асатег и Сейбъл. Полудиви стада от коне Камарг се срещат в южната част на Франция. Някои диви понита също могат да бъдат намерени в планините и блатата на Великобритания.

Нашите любими коне

Човекът опитоми коня и отгледа повече от 300 от неговите породи. От тежкотоварни до миниатюрни понита и красиви състезателни коне. В Русия се отглеждат около 50 породи коне. Най-известният от тях е орловският рисак. Изключително бяла козина, отличен тръс и ловкост - тези качества бяха толкова ценени от граф Орлов, който се смята за основател на тази порода.

Въпрос 1. Каква е разликата между макро- и микроеволюцията?

Под микроеволюция имаме предвид образуването на нови видове.

Концепцията за макроеволюция обозначава произхода на надспецифични таксони (род, разред, клан, тип).

Въпреки това няма фундаментални разлики между процесите на формиране на нови видове и процесите на формиране на по-високи таксономични групи. Терминът "микроеволюция" в съвременния смисъл е въведен от Н. В. Тимофеев-Ресовски през 1938 г.

Въпрос 2. Кои процеси са движещите сили на макроеволюцията? Дайте примери за макроеволюционни промени.

В макроеволюцията протичат същите процеси, както по време на видообразуването: образуване на фенотипни промени, борба за съществуване, естествен подбор, изчезване на най-малко адаптираните форми.

Резултатът от макроеволюционните процеси са значителни промени във външната структура и физиологията на организмите - като например образуването на затворена кръвоносна система при животните или появата на устицата и епителните клетки в растенията. Фундаменталните еволюционни придобивания от този вид включват образуването на съцветия или превръщането на предните крайници на влечугите в крила и редица други.

Въпрос 3. Какви факти са в основата на изследването и доказателствата за макроеволюцията?

Най-убедителното доказателство за макроеволюционните процеси идва от палеонтологичните данни. Палеонтологията изучава фосилните останки на изчезнали организми и установява техните прилики и разлики със съвременните организми. От останките палеонтолозите реконструират външния вид на изчезнали организми и научават за флората и фауната от миналото. За съжаление, изучаването на фосилни форми ни дава непълна картина на еволюцията на флората и фауната. Повечето останки се състоят от твърди части на организми: кости, черупки и външни поддържащи тъкани на растения. Голям интерес представляват вкаменелости, които запазват следи от дупки и проходи на древни животни, отпечатъци от крайници или цели организми, оставени върху някога меки седименти.

Въпрос 4. Какво е значението на изучаването на филогенетичните серии?Материал от сайта

Изследването на филогенетични серии, изградени въз основа на данни от палеонтологията, сравнителната анатомия и ембриологията, е важно за по-нататъшното развитие на общата теория на еволюцията, изграждането на естествена система от организми и реконструкцията на картината на еволюцията на специфична систематична група организми.

Понастоящем за изграждане на филогенетични серии учените все повече използват данни от такива науки като генетика, биохимия, молекулярна биология, биогеография, етология и др.