Mi a filogenetikai kutatás jelentősége? Filogenetikai kutatási módszerek

A filogenetikai kutatás módszerei szervesen kapcsolódnak az evolúció tényeinek tanulmányozásának módszereihez. Eddig a morfológiai módszert kell a filogenetikai kutatások fő módszerének tekinteni, hiszen az organizmus formájú átalakulások továbbra is a legnyilvánvalóbb tények, és nagy sikerrel nyomon követhetik a fajok átalakulásának jelenségeit.

Ebből természetesen nem következik, hogy a filogenetikai vizsgálatokban más módszerek – fiziológiai, ökológiai, genetikai stb. – nem alkalmazhatók. Egy szervezet formája és működése elválaszthatatlanul összefügg. Bármely organizmus meghatározott környezeti tényezők hatására jön létre, kölcsönhatásba lép vele, bizonyos kapcsolatban áll más élőlényekkel. A szervezet formája, felépítése azonban mindig érzékeny indikátora marad mindezen összefüggéseknek, és vezérfonalul szolgál a filogenetikai kérdések kutatója számára. A morfológiai kutatási módszer vezető szerepet tölt be a filogenetika tanulmányozásában, és következtetéseit általában megerősítették, ha más módszerekkel tesztelték. A morfológiai módszer nagy előnye, hogy kombinálható egy összehasonlító kutatási módszerrel, amely nélkül lehetetlen kimutatni az élő rendszerek átalakulásának tényét. A morfológiai módszer érvényességét nagyban növeli, hogy alapvetően mélyen önkritikus, hiszen többféle irányban alkalmazható.

Ha nagy paleontológiai anyag áll rendelkezésünkre (például a ló evolúciója), akkor az összehasonlító morfológiai módszert alkalmazhatjuk az ősök és leszármazottak egymást követő sorozataira, és így azonosíthatjuk egy adott csoport evolúciójának irányait és módszereit. Az ábra képet ad az összehasonlító morfológiai módszer lényegéről a ló őseire vonatkozóan. Az oldalujjak szekvenciális redukciója és a középső (III) ujj fejlődése mutatja a „lósor” evolúciós fejlődésének irányát.

A csökkenő ujjszámú és növekvő specializációjú jerboák végtagjainak összehasonlítása. 1 - kis jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - bokros lábú Dipus sagitta. I-V - ujjak az elsőtől az ötödikig (Vinogradov szerint)

Ezenkívül a paleontológiai adatok összhangban vannak a modern formák összehasonlító anatómiai vizsgálataival. Az ábra három forma végtagjait hasonlítja össze csökkenő számú ujjal. Bár ez nem filogenetikai sorozat, mégis azt a benyomást kelti, hogy mindhárom végtag hasonló folyamatok megnyilvánulásának eredménye, amelyek különböző fejlődési szakaszokat értek el. Ezért az összehasonlító morfológiai módszer a modern formák vonatkozásában, őslénytantól függetlenül valószínűsíti, hogy például az egyujjú lábnak többujjúból kellett volna kifejlődnie. Ha ezeket a következtetéseket hozzáadjuk az összehasonlító embriológia tényeihez, amelyek azt mutatják, hogy például egy ló embriójában oldalujjak képződnek, majd fokozatosan csökkennek, akkor az egyujjú ló eredetére vonatkozó következtetésünk számos -ujjú ős még valószínűbbé válik.

Ezen adatok egybeesése azt mutatja, hogy a paleontológia tényei, a felnőtt formák összehasonlító anatómiája és az összehasonlító embriológia kölcsönösen ellenőrzik és kiegészítik egymást, összességében a Haeckel (1899) által javasolt szintetikus hármas filogenetikai kutatási módszert alkotják, amely nem veszítette el erejét. jelentősége ma. Elfogadott, hogy a paleontológia, az összehasonlító anatómia és az embriológia adatainak egybeesése bizonyos mértékig a filogenetikai konstrukciók helyességének bizonyítékaként szolgál.

Ezek a filogenetikai kutatás legáltalánosabb elvei.

Tekintsük most egy egységes filogenetikai kutatási módszer röviden ismertetett elemeit.

A paleontológiai adatok a legmeggyőzőbbek. Van azonban egy nagy hibájuk, mégpedig az, hogy a paleontológus csak morfológiai jellemzőkkel, sőt, hiányosokkal foglalkozik. A szervezet egésze kívül esik az őslénytani kutatás keretein. Ennek fényében különösen fontos, hogy a paleontológus figyelembe vegye azon állatok összes elérhető jelét, amelyek maradványaival foglalkozik. Ellenkező esetben filogenetikai következtetései tévesek lehetnek.

Tételezzük fel, hogy az A, B, C, D, E, E formák egymást követő geológiai horizontokban helyettesítik egymást, és a paleontológusnak lehetősége van megfigyelni jellemzőik bizonyos összegét - a, b, c stb. továbbá tegyük fel, hogy az A forma a 1, b 1, c 1 karakterisztikával rendelkezik, és a B, C, D, ... alakokban ezek a jellemzők megváltoznak (a 2, b 2, c 2 .. a 3, b). 3, c 3 ... stb.). Majd idővel a következő adatsorokat kapjuk

Ez a tábla például a lovas ősök „sorának” felel meg, ahol Eopippustól a lóig számos jellemző fejlődése egymás után következik. A táblázat az összes vezető jellemző egymás utáni fejlődését mutatja. Minden következő jel (például egy 4) minden előzőből származik (például egy 3). Ilyen esetekben valószínűsíthető az A, B, C, D, E, E sorozat kialakulása filogenetikai sorozat, azaz számos ős és leszármazottaik. Ez a sorozat az eohippustól a lóig és még néhányan.

Most tegyük fel, hogy a következő adatokkal van dolgunk,

azaz számos olyan formát adunk meg, amelyek időben egymás után egymást váltják fel, és az egyik (b) jel szerint képet kapunk a b 1-től b 5-ig tartó szekvenciális fejlődésről. Ennek ellenére sorozatunk nem filogenetikai sorozat, hiszen például az a és b karakterek tekintetében nem figyelünk meg következetes specializációt. Például az A fajnak van A képlete (a 1, b 1, b 1), de a B faj nyilvánvalóan nem közvetlen leszármazottja, mivel van B képlete (a 4, b 2, b 2) stb. Nyilvánvaló, hogy itt egy filogenetikai fa egymást követő „töredékeivel” van dolgunk, amelynek sok ágát nem találták meg. Ezért az A, B, C, D, D, E sorozat valójában egyenlő A, B 1, C 2, D 3, D 1 értékkel. Ezt a sorozatot lépcsőzetesnek nevezik. A közte és a filogenetikai sorozat közötti különbségek magyarázatához egy képet használunk, amely a ló evolúcióját mutatja be. Itt a következő sorozatok lesznek filogenetikusak: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, ló. Például a következő alaksorok lépcsőzetesek: hyracotherium, epihippus, myohippus, anchytherium, hipparion, hippidium, horse. Mindezek nem ősök és leszármazottak, hanem a filogenetikai fa egymást követő, de szétszórt oldalágai.

Mint látható, a lépcsőzetes sorozatnak nagy a működési jelentősége, hiszen ez alapján arra lehet következtetni, hogy a ló polidaktil őstől származott.

Végül találkozhat adaptív tartomány, amely bemutatja bármely alkalmazkodás fejlődését. Egy ilyen sorozat része lehet egy filogenetikai sorozatnak, például a ló lábának adaptálása a futáshoz, de gyakran ez nem így van, és egy adaptív sorozat akár a nem kialakuló modern formák rovására is pótolható. egyáltalán filogenetikai sorozat. Amint látjuk, a paleontológusnak nagy nehézségekkel kell szembenéznie. Anyaga töredékes és hiányos.

A paleontológiai adatok hiányosságát azonban némileg kompenzálja a környezeti adatok paleontológiára való kiterjesztésének lehetősége. Egy szerv bizonyos formája (a láb felépítése, a fogászati ​​apparátus felépítése stb.) lehetővé teszi, hogy következtetéseket vonjunk le a kihalt állatok életmódjára, sőt táplálékának összetételére is. Ez lehetőséget ad ökológiai kapcsolataik rekonstruálására. A megfelelő tudásterületet, amelyet V. O. Kovalevsky munkái határoztak meg, paleobiológiának nevezték (Abel, 1912). Ez pótolja a paleontológus kihalt állatokról alkotott elképzeléseinek töredezettségét. A csontváz nélküli formák tekintetében a paleontológia csak elhanyagolható filogenetikai anyagot ad, és ezekben az esetekben az összehasonlító morfológia a geológiai modernitás felnőtt és embrionális formáinak homológ struktúráinak összehasonlító vizsgálati módszerével az első helyen áll. A paleontológiai adatok hiánya sokkal nehezebbé teszi a filogenetikai következtetések levonását. Ezért filogenetikai konstrukcióink azokkal a formákkal kapcsolatban a legmegbízhatóbbak, amelyeknek őslénytani anyaga ismert.

Ennek ellenére a kutató még őslénytani adatok hiányában sem marad fegyvertelen. Ebben az esetben egy másik módszert alkalmaz, nevezetesen az ontogenetikai fejlődés szakaszainak tanulmányozását.

Ha hibát talál, jelöljön ki egy szövegrészt, és kattintson rá Ctrl+Enter.

1. Milyen tények utalhatnak összefüggésre a kihalt és a modern növények és állatok között?

Válasz. A szintetikus evolúcióelmélet szerint a természetben végbemenő evolúciós folyamat két szakaszra oszlik: mikroevolúcióra és makroevolúcióra.

A makroevolúció olyan folyamatokat foglal magában, amelyek egy fajnál nagyobb szisztematikus egységek kialakulásához vezetnek. A makroevolúció tanulmányozásával a modern természettudomány számos tudományos tényt halmozott fel, amelyek bizonyítják a szerves világ fejlődését. Az evolúció bizonyítékának tekinthető minden olyan tudományos tény, amely a következő pontok közül legalább egyet bizonyít.

Az élet eredetének egysége (a közös jellemzők jelenléte minden élő szervezetben).

Kapcsolatok a modern és a kihalt élőlények között, vagy egy nagy szisztematikus csoportba tartozó élőlények között (közös jellemzők jelenléte a modern és kihalt szervezetekben, vagy egy szisztematikus csoport összes szervezetében).

Az evolúció mozgatórugóinak működése (a természetes kiválasztódás működését megerősítő tények).

Az evolúció egy adott tudomány keretei között megszerzett és felhalmozott bizonyítékai a bizonyítékok egyik csoportját alkotják, és ennek a tudománynak a nevén nevezik.

A paleontológia a kihalt szervezetek fosszilis maradványainak tudománya. Az evolúciós paleontológia megalapítójának V. O. Kovalevszkij orosz tudóst tartják. Az evolúció bizonyítékai közé tartoznak a fosszilis átmeneti formák és a modern fajok filogenetikai sorozatai.

A fosszilis átmeneti formák kihalt organizmusok, amelyek ötvözik az ősibb és evolúciósan fiatalabb csoportok jellemzőit. Lehetővé teszik az élet történelmi fejlődését bizonyító családi kötelékek azonosítását. Az ilyen formák mind az állatok, mind a növények között kialakultak. A lebenyúszójú halaktól az ősi kétéltűekig - stegocephalians - az Ichthyostega átmeneti formája. A hüllők és a madarak közötti evolúciós kapcsolatot az első madár (Archaeopteryx) tudja megállapítani. A hüllők és az emlősök közötti kapcsolat a terapeutacsoportba tartozó gyík. A növények közül az algáktól a magasabb spórákig terjedő átmeneti forma a pszilofiták (az első szárazföldi növények). A gymnospermek eredetét a pteridofitákból a magpáfrányok, a zárvatermők eredetét a gymnospermekből a cikádok bizonyítják.

Filogenetikai (a görög filon - nemzetség, törzs, genezis - eredet) sorozat - fosszilis formák szekvenciái, amelyek a modern fajok történelmi fejlődését tükrözik (filogenetika). Jelenleg az ilyen sorozatok nem csak a gerincesek, hanem a gerinctelen állatok egyes csoportjai számára is ismertek. V. O. Kovalevszkij orosz paleontológus helyreállította a modern ló filogenetikai sorozatát

2. Milyen ősi növényeket és állatokat ismer?

Válasz. Pontosan 75 évvel ezelőtt Afrika déli partjainál fedezték fel a világ legrégebbi halát - a coelakantot, amely több száz millió évvel ezelőtt létezett a Földön. Ennek az eseménynek a tiszteletére meghívjuk Önt, hogy ismerje meg őt és más ősi állatokat és növényeket, amelyek ma bolygónkon élnek.

Korábban azt hitték, hogy ezek a halak a késő kréta korszakban (100,5-66 millió évvel ezelőtt) kihaltak, de 1938 decemberében a Kelet-Londoni Múzeum (Dél-Afrika) kurátora, Marjorie Courtney-Latimer felfedezett egy kemény pikkelyű és szokatlan uszonyú halat. a helyi halászok fogásában . Később kiderült, hogy ez a hal több száz millió évvel ezelőtt élt, és élő kövület.

Mivel ezt a coelakantot a Chalumna folyóban fedezték fel, a Latimeria chalumnae nevet kapta. És 1997 szeptemberében a Sulawesi-sziget északi partján található Manado város közelében lévő vizekben a tudósok észrevették ezeknek a halaknak a második faját - a Latimeria menadoensis-t. A genetikai vizsgálatok szerint ezek a fajok 30-40 millió évvel ezelőtt váltak el egymástól, de kicsik a különbségek közöttük.

2. Ginkgo biloba.

A vadonban ez a növény csak Kelet-Kínában nő. 200 millió évvel ezelőtt azonban az egész bolygón elterjedt, különösen az északi féltekén, mérsékelt éghajlatú és magas páratartalmú területeken. A jura és a kora kréta időszak Szibériájában annyi növény élt a Ginkgo osztályba, hogy maradványaikat a legtöbb lelőhelyen megtalálták. A kutatók szerint akkori őszén a földet szó szerint ginkgo levelek borították, akár egy szőnyeget.

3. A kis szarvas, vagyis a kancsi nem csak a legkisebb (marmagassága nem haladja meg a 25 centimétert, maximális súlya pedig körülbelül 2,5 kilogramm), hanem a Föld legősibb artiodaktilusfaja is. Ezek az állatok 50 millió évvel ezelőtt léteztek, éppen akkor, amikor az ősi patás állatok rendjei kezdtek kialakulni. Azóta a kanchila szinte változatlan maradt, és jobban hasonlít ősi őseire, mint más fajok.

4. Mississippi kagyló.

Az aligátorszerű hal, a Mississippi kagyló az egyik legrégebbi hal, amely ma él a Földön. A mezozoikum korszakban ősei sok víztestet laktak. Ma a Mississippi kagylók a Mississippi folyó alsó völgyében, valamint néhány édesvízi tavakban élnek az Egyesült Államokban.

Ezeket a kis édesvízi rákféléket a Földön ma élő legősibb lényeknek tartják. Ennek a fajnak a képviselői alig változtak a triász időszak óta. Abban az időben a dinoszauruszok éppen megjelentek. Ma ezek az állatok szinte minden kontinensen élnek, kivéve az Antarktiszt. A Triops cancriformis faj azonban a legelterjedtebb Eurázsiában.

6. Metasequoia glyptostroboides.

Ezek a tűlevelűek széles körben elterjedtek az északi féltekén a krétától a neogénig. Manapság azonban a metasequoia vadon csak Közép-Kínában, Hubei és Szecsuán tartományokban látható.

7. Goblin Shark.

A Mitsukurina nemzetség, amelyhez ez a cápafaj tartozik, először a középső eocénre ​​(kb. 49-37 millió évvel ezelőtt) származó kövületek révén vált ismertté. E nemzetség egyetlen élő faja, a goblincápa, amely az Atlanti- és az Indiai-óceánban él, megőrizte ősi rokonainak néhány primitív vonását, és ma élő kövület.

61. § utáni kérdések

1. Mi a makroevolúció? Mi a közös a makro- és mikroevolúcióban?

Válasz. A makroevolúció szupraspecifikus evolúció, ellentétben a mikroevolúcióval, amely egy fajon belül, annak populációin belül megy végbe. E folyamatok között azonban nincs alapvető különbség, mivel a makroevolúciós folyamatok a mikroevolúciós folyamatokon alapulnak. A makroevolúcióban ugyanazok a tényezők működnek – a létért való küzdelem, a természetes szelekció és a kapcsolódó kihalás. A makroevolúció a mikroevolúcióhoz hasonlóan eltérő jellegű.

A makroevolúció történelmileg hatalmas időszakokon keresztül megy végbe, ezért nem hozzáférhető közvetlen tanulmányozása. Ennek ellenére a tudomány számos bizonyítékkal rendelkezik a makroevolúciós folyamatok valóságáról.

2. Milyen bizonyítékot szolgáltatnak a makroevolúcióra a paleontológiai adatok? Mondjon példákat az átmeneti formákra!

Válasz. A paleontológia a kihalt élőlények fosszilis maradványait vizsgálja, és meghatározza azok hasonlóságait és különbségeit a modern élőlényekkel. A paleontológiai adatok segítségével megismerhetjük a múlt növény- és állatvilágát, rekonstruálhatjuk a kihalt élőlények megjelenését, és összefüggéseket fedezhetünk fel a növény- és állatvilág ősi és modern képviselői között.

A szerves világ időbeli változásainak meggyőző bizonyítéka a különböző geológiai korszakok földrétegeiből származó fosszilis maradványok összehasonlítása. Lehetővé teszi a különböző élőlénycsoportok származási és fejlődési sorrendjének megállapítását. Például a legősibb rétegekben a gerinctelen állatok típusainak képviselőinek maradványai találhatók, a későbbi rétegekben pedig chordák maradványai találhatók. Még fiatalabb geológiai rétegekben is megtalálhatók a maihoz hasonló fajokhoz tartozó állatok és növények maradványai.

A paleontológiai adatok rengeteg anyagot szolgáltatnak a különféle szisztematikus csoportok egymás utáni kapcsolatairól. Egyes esetekben átmeneti formákat lehetett megállapítani az ősi és a modern élőlénycsoportok között, máskor pedig filogenetikai sorozatokat, azaz egymást követő fajsorokat lehetett rekonstruálni.

Vadfogú hüllők egy csoportját találták meg az Északi-Dvina partján. Egyesítették az emlősök és hüllők jellemzőit. Az állatfogú hüllők a koponya, a gerinc és a végtagok felépítésében, valamint a fogak szemfogakra, metszőfogakra és őrlőfogakra való felosztásában hasonlítanak az emlősökhöz.

Az Archeopteryx felfedezése evolúciós szempontból nagy érdeklődésre tart számot. Ez a galamb méretű állat a madár jellegzetességeit viselte, de megőrizte a hüllők vonásait is. A madarak jelei: hátsó végtagok tarsussal, tollak jelenléte, általános megjelenés. A hüllők jelei: hosszú farokcsigolyasor, hasi bordák és fogak jelenléte. Az Archeopteryx nem lehet jó repülő, mivel a szegycsontja (gerinc nélkül), a mellizmok és a szárnyizmok gyengén fejlettek. A gerinc és a bordák nem merev csontrendszert alkottak, amely repülés közben stabil volt, mint a modern madaraknál. Az Archeopteryx a hüllők és a madarak közötti átmeneti alaknak tekinthető. Az átmeneti formák egyszerre ötvözik az ősi és az evolúciósan fiatalabb csoportok jellemzőit. Egy másik példa az ichthyostegas, az édesvízi lebenyúszójú halak és a kétéltűek közötti átmeneti forma.

3. Mi a jelentősége a filogenetikai sorozatok rekonstrukciójának?

Válasz. Filogenetikai sorozat. Számos állat- és növénycsoport esetében a paleontológusok képesek voltak a formák folyamatos sorozatát létrehozni az ókortól a modernig, tükrözve azok evolúciós változásait. V. O. Kovalevszkij orosz zoológus (1842–1883) újraalkotta a lovak filogenetikai sorozatát. A lovaknál, ahogy áttértek a gyors és hosszú futásra, a lábujjakon csökkent a lábujjak száma és ezzel párhuzamosan az állat mérete is megnőtt. Ezek a változások a ló életmódjában bekövetkezett változások következményei voltak, amelyek áttértek a kizárólag növényzettel való táplálkozásra, amelynek keresése során nagy távolságokat kellett megtenni. Úgy tartják, hogy mindezen evolúciós átalakulások 60-70 millió évig tartottak.

A paleontológiai, összehasonlító anatómiai és embriológiai adatok alapján összeállított filogenetikai sorozatok vizsgálata fontos az általános evolúcióelmélet továbbfejlesztése, a természetes élőlényrendszer felépítése, valamint az evolúciós kép rekonstrukciója szempontjából. organizmusok egy meghatározott szisztematikus csoportja. Jelenleg a filogenetikai sorozatok készítéséhez a tudósok egyre gyakrabban használnak olyan tudományok adatait, mint a genetika, biokémia, molekuláris biológia, biogeográfia, etológia stb.

1. kérdés: Mi a különbség a makro- és mikroevolúció között?
Mikroevolúció- fajon belüli evolúció; a természetes szelekció irányítása alatti mutációs variabilitás alapján történik. A mikroevolúció tehát az evolúciós folyamat legelső szakasza, viszonylag rövid időn belül megtörténhet, közvetlenül megfigyelhető és tanulmányozható. Az örökletes (mutációs) variabilitás következtében a genotípusban véletlenszerű változások következnek be. A mutációk leggyakrabban recesszívek, és ráadásul ritkán előnyösek a faj számára. Ha azonban egy mutáció következtében bármely egyed számára előnyös változások következnek be, akkor bizonyos előnyökhöz jut a populáció többi egyedével szemben: több táplálékot kap, vagy ellenállóbbá válik a kórokozó baktériumok és vírusok hatásával szemben, stb. Például a hosszú nyak fejlődése lehetővé tette a zsiráf ősei számára, hogy magas fák leveleivel táplálkozhassanak, ami több táplálékot biztosított számukra, mint a rövid nyakú populáció egyedei.
Makroevolúció- evolúció szupraspecifikus szinten; nagy taxonok kialakulásához vezet (a nemzetségektől a törzsekig és a természeti királyságokig). A szerves világ makroevolúciója nagy szisztematikus egységek kialakulásának folyamata: fajokból - új nemzetségek, nemzetségekből - új családok stb. A makroevolúció folyamatai hatalmas időintervallumot igényelnek, így lehetetlen közvetlenül tanulmányozni. A makroevolúciót azonban ugyanazok a hajtóerők hajtják, mint a mikroevolúciót: a genetikai variáció, a természetes szelekció és a szaporodási diszjunkció. Csakúgy, mint a mikroevolúció, a makroevolúció is eltérő jellegű.

2. kérdés Milyen folyamatok mozgatórugói a makroevolúciónak? Mondjon példákat a makroevolúciós változásokra!
A makroevolúció ugyanazokon a hajtóerőkön alapul, mint a mikroevolúció: az örökletes variáción, a természetes szelekción és a szaporodási diszjunkción. Csakúgy, mint a mikroevolúció, a makroevolúció is eltérő jellegű.
A makroevolúciós folyamatok eredménye az élőlények külső szerkezetének és fiziológiájának jelentős változása – ilyen például az állatoknál a zárt keringési rendszer kialakulása vagy a növényekben sztómák és hámsejtek megjelenése. Az ilyen alapvető evolúciós vívmányok közé tartozik a virágzat kialakulása, vagy a hüllők mellső végtagjainak szárnyakká történő átalakulása és számos más.
3. kérdés. Milyen tények támasztják alá a makroevolúció tanulmányozását és bizonyítékait?
A makroevolúciós folyamatok legmeggyőzőbb bizonyítékai a paleontológiai adatokból származnak. Ilyen bizonyítékok közé tartoznak a kihalt átmeneti formák talált maradványai, amelyek lehetővé teszik az élőlények egyik csoportjától a másikig vezető út nyomon követését. Például a modern ló három- és ötujjú őseinek felfedezése, amelyeknek egy lábujja van, azt bizonyítja, hogy a ló őseinek mindegyik végtagján öt lábujj volt. Az Archeopteryx fosszilis maradványainak felfedezése arra engedett következtetni, hogy vannak átmeneti formák a hüllők és a madarak között. A kihalt virágzó páfrányok maradványainak felkutatása lehetővé teszi a modern zárvatermők evolúciójának kérdésének megoldását stb. Sajnos a fosszilis formák tanulmányozása nem ad teljes képet a növény- és állatvilág fejlődéséről. A legtöbb maradvány az élőlények kemény részéből áll: csontokból, héjakból és a növények külső tartószöveteiből. Nagy érdeklődésre tartanak számot azok a kövületek, amelyek ősi állatok üregeinek és járatainak nyomait, végtagok vagy egész élőlények lenyomatait őrzik egykor puha üledékeken.

4. kérdés: Mi a jelentősége a filogenetikai sorozatok vizsgálatának?
A paleoantológiai leletek alapján filogenetikai sorozatokat építettek fel, vagyis olyan fajsorokat, amelyek az evolúció során egymást követően váltják fel egymást. A paleontológiai, összehasonlító anatómiai és embriológiai adatok alapján összeállított filogenetikai sorozatok vizsgálata fontos az általános evolúcióelmélet továbbfejlesztése, a természetes élőlényrendszer felépítése, valamint az evolúciós kép rekonstrukciója szempontjából. organizmusok egy meghatározott szisztematikus csoportja.
Jelenleg a filogenetikai sorozatok készítéséhez a tudósok egyre gyakrabban használnak olyan tudományok adatait, mint a genetika, biokémia, molekuláris biológia, biogeográfia, etológia stb.

Ezek a fizikai változások a népsűrűség és a társadalmi szerkezet jelentős változásaival egyidejűleg következtek be. A szakértők „evolúciós innovációnak, új tulajdonságnak nevezik őket, amely hiányzott az ősi populációból, és a gyíkok evolúciója során alakult ki”.

A filogenezis (a görög „phylon” szóból - nemzetség, törzs és „genezis”), az organizmusok történelmi fejlődése, ellentétben az ontogenezissel - az organizmusok egyéni fejlődésével. A filogenetika – a múltbeli evolúció – nem figyelhető meg közvetlenül, és a filogenetikai rekonstrukciók nem tesztelhetők kísérletileg.

Például 1844-ben találtak néhány megkövesedett fogat, amelyet conodontnak neveztek. Az állkapcsoknak, ellentétben minden modern madárnak, olyan fogai voltak, mint a hüllőknek. A második nehézség az, hogy technikailag lehetetlen teljes mértékben tanulmányozni még egy egysejtű szervezet szerveződését is. Mind a legprimitívebb tetrapodáknak, mind a tüdőhalaknak van tüdeje és háromkamrás szíve, amely két pitvarból és egy kamrából áll.

Megfogalmazta a „hármas párhuzamosság módszerét” is - a filogenetikai rekonstrukciók fő módszerét, amelyet még mindig alkalmaznak módosított és kiterjesztett formában. Ennek eredményeként a tüdőből származó artériás vér és a test többi részéből származó vénás vér keveredik, bár nem annyira, mint a kétéltűeknél.

Párhuzamok és evolúciós jelentőségük

Az alsóbbrendű gerincesek evolúciójának ez az ága a kambrium korszak végén keletkezett, és a devon korszak vége óta nem ismert fosszilis formában. A tény az, hogy a fosszilis állkapocs nélküli állatokban a kopoltyúüregek, az agyüreg, valamint számos nagy véredény és más belső szerv falai elmeszesedtek. Ebben az esetben csak az összehasonlító anatómia és a nagyon szükséges mértékben az embriológia működik. A számítástechnika széles körű alkalmazása megkönnyítette az ilyen elemzést, és a kladogramok (a görög "klados" - ágból) megjelentek a legtöbb filogenetikai kiadványban.

A nukleinsavak és más makromolekulák szerkezetének vizsgálata mára a hármas párhuzamosság módszerének egyik legfontosabb kiegészítőjévé vált. Ezt tévedésnek is felfoghatták volna, ha 1983-ban M. F. Ivakhnenko nem bizonyította volna őslénytani anyagok segítségével, hogy a teknősök kétéltűekből fejlődtek ki minden más hüllőtől függetlenül.

A pontosítás abban nyilvánul meg, hogy a rekonstrukciók egyre részletesebbé válnak. Ha van valami ismeretlen a minket körülvevő világban, akkor a tudomány feladata ennek az ismeretlennek a tanulmányozása és magyarázata, függetlenül a tárgy elméleti és gyakorlati jelentőségétől. Ezenkívül a filogenetikai rekonstrukciók képezik az evolúciós minták megvilágításának alapját.

Számos más evolúciós mintát fedeztek fel filogenetikai vizsgálatok. Az evolúciós folyamatok természetes és laboratóriumi körülmények között is megfigyelhetők. A fajon belüli evolúció tényét kísérletileg igazolták, a speciálódási folyamatokat pedig közvetlenül megfigyelték a természetben.

Az evolúció bizonyítéka

Azonban valahol a 31 ezer és 32 ezer generáció között drámai változások mentek végbe az egyik populációban, ami a többinél nem volt megfigyelhető. 36 év (az evolúció szempontjából rendkívül rövid időszak) alatt megváltozott a fej mérete és alakja, nőtt a harapási erő és új struktúrák alakultak ki az emésztőrendszerben.

Ezenkívül az új populáció belei olyan fonálférgeket tartalmaznak, amelyek az eredeti populációban hiányoztak. Különösen a Cydia pomonella (amelynek lárvái a férges almák „férgei”) elleni küzdelemben aktívan használják a Cydia pomonella granurovírust.

A modern fajok megfigyelései azt mutatják, hogy a létező populációkban a fajok kialakulása folyamatosan történik. Számos példa van arra, hogy a különböző fajok kivételes körülmények között kereszteződhetnek. A hegyek körüli élőhelytől függően a szalamandra különféle formákat alkot, fokozatosan megváltoztatva morfológiai és ökológiai jellemzőit.

A kövületi feljegyzések és a mutációk sebességének mérései alapján a természetben átlagosan 3 millió év alatt érhető el a genomok teljes inkompatibilitása, ami lehetetlenné teszi a keresztezést. Ez azt jelenti, hogy egy új faj kialakulásának megfigyelése természetes körülmények között elvileg lehetséges, de ez ritka esemény. Ugyanakkor laboratóriumi körülmények között az evolúciós változások sebessége növelhető, így van okunk reménykedni, hogy a laboratóriumi állatokban speciálódást tapasztalhatunk.

A Rhagoletis pomonella almamoly a megfigyelt szimpatikus fajok (azaz az ökológiai fülkékre való felosztás eredményeként létrejövő) példája. A gyakorlat azt mutatja, hogy a különböző jellemzők alapján felépített biológiai osztályozások hajlamosak ugyanarra a faszerű hierarchikus sémára - a természetes osztályozásra.

Pontosan ez az eredmény várható az állatok közös őstől való evolúciós eredetével. A filogenetikai fa elágazása megfelel a populációk felosztásának a fajképződési folyamat során. Általában az evolúció során nem keletkezett objektumok nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal. Ezeket az objektumokat különböző hierarchiákba kombinálhatja, ha akarja, de nincs egyetlen objektív hierarchia, amely alapvetően jobb lenne az összes többinél.

A kifejezést E. Haeckel német evolucionista javasolta 1866-ban. Később a „filogenetika” kifejezés tágabb értelmezést kapott - az evolúciós folyamat történetének jelentését kapta. Beszélhetünk az egyes karakterek törzsfejlődéséről: szervek, szövetek, biokémiai folyamatok, biológiai molekulák felépítése, és bármilyen rangú taxonok törzsfejlődése - a fajoktól a szuperbirodalomig. A filogenetikai kutatások célja a vizsgált struktúrák és taxonok eredetének és egymást követő evolúciós átalakulásának rekonstrukciója.

A paleontológiai adatok, mint már említettük, időskálát visznek be ezekbe a rekonstrukciókba és egészítik ki kihalt formákkal, vagyis részletesebbé, ezáltal megbízhatóbbá teszik a sorozatot.

Az egyik legismertebb és legjobban tanulmányozott a modern egyujjú patások filogenetikai sorozata. Számos paleontológiai lelet és azonosított átmeneti forma képezi a tudományos bizonyíték alapot ehhez a sorozathoz. A ló filogenetikai sorozata, amelyet Vlagyimir Onufrijevics Kovalevszkij orosz biológus írt le 1873-ban, ma is az evolúciós paleontológia „ikonja”.

Evolúció az évszázadok során

Az evolúcióban a filogenetikai sorozatok egymást követő átmeneti formák, amelyek modern fajok kialakulásához vezettek. A hivatkozások száma alapján a sorozat lehet teljes vagy részleges, de leírásuk feltétele az egymást követő átmeneti formák megléte.

A ló filogenetikai sorozatát az evolúció bizonyítékának tekintik, éppen az egymást helyettesítő szekvenciális formák jelenléte miatt. A paleontológiai leletek sokasága nagyfokú megbízhatóságot ad.

Példák filogenetikai sorozatokra

A lósor nem az egyetlen a leírt példák között. A bálnák és madarak filogenetikai sorozatát jól tanulmányozták, és nagyfokú megbízhatósággal rendelkezik. Tudományos körökben ellentmondásos, és a leggyakrabban használt populista célzásokban a modern csimpánzok és emberek filogenetikai sorozata. A tudományos közösségben folytatódnak a viták a hiányzó köztes láncszemekről. De akárhány nézőpont létezik, a filogenetikai sorozatok jelentősége, mint az organizmusok változó környezeti feltételekhez való evolúciós alkalmazkodóképességének bizonyítéka, továbbra is vitathatatlan.

A lovak evolúciója és a környezet kapcsolata

A paleontológusok több tanulmánya megerősítette O. V. Kovalevsky elméletét a lovak őseinek csontvázában bekövetkezett változások és a környezet változásai közötti szoros kapcsolatról. A változó éghajlat az erdőterületek csökkenéséhez vezetett, és a modern egyujjú patások ősei alkalmazkodtak a sztyeppék életkörülményeihez. A gyors mozgás szükségessége a végtagokon lévő ujjak szerkezetének és számának módosulását, a csontváz és a fogak változásait váltotta ki.

A lánc első láncszeme

A korai eocénben, több mint 65 millió évvel ezelőtt élt a modern ló első őse. Ez egy „alacsony ló” vagy Eohippus, amely kutya méretű volt (max. 30 cm), a végtag teljes lábán pihent, amelynek négy (elülső) és három (hátsó) ujja volt, kis patákkal. Az Eohippus hajtásokkal és levelekkel táplálkozott, és gumós fogai voltak. Barna színezés és ritka szőr a mobil farkon - ez a lovak és zebrák távoli őse a Földön.

Köztes termékek

Körülbelül 25 millió évvel ezelőtt megváltozott az éghajlat a bolygón, és a sztyeppek kiterjedtek az erdők helyére. A miocénben (20 millió évvel ezelőtt) megjelentek a mesohippus és a parahippus, amelyek jobban hasonlítanak a modern lovakhoz. A ló filogenetikai sorozatának első növényevő ősének pedig Merikhippust és Pliohippust tekintik, amely 2 millió évvel ezelőtt lépett az élet színterére. Hipparion - az utolsó háromujjas link

Ez az ős a miocénben és a pliocénben élt Észak-Amerika, Ázsia és Afrika síkságain. Ennek a gazellára hasonlító háromujjú lónak még nem volt patája, de gyorsan tudott futni, füvet evett, és ő volt az, aki hatalmas területeket foglalt el.

Egyujjú ló - pliohyppus

Ezek az egyujjú képviselők 5 millió évvel ezelőtt ugyanazokon a területeken jelennek meg, mint a hipparionok. A környezeti feltételek változnak - még szárazabbá válnak, és a sztyeppék jelentősen bővülnek. Itt bizonyult az egyujjasság a túlélés fontosabb jelének. Ezeknek a lovaknak a marmagassága elérte az 1,2 métert, 19 pár bordával és erős lábizmokkal rendelkeztek. Fogaik hosszú koronákat és zománcredőket kapnak, fejlett cementréteggel.

Ismerjük a lovat

A modern ló, mint a filogenetikai sorozat utolsó szakasza, a neogén végén jelent meg, és az utolsó jégkorszak végén (kb. 10 ezer évvel ezelőtt) már több millió vadló legelt Európában és Ázsiában. Bár a primitív vadászok erőfeszítései és a legelők visszaszorítása már 4 ezer évvel ezelőtt is ritkasággá tette a vadlót. De két alfaja - a tarpán Oroszországban és a Przewalski lova Mongóliában - sokkal tovább bírta, mint az összes többi.

Vad lovak

Ma már gyakorlatilag nem maradt igazi vadló. Az orosz tarpán kihalt fajnak számít, a Przewalski lova pedig nem fordul elő természetes körülmények között. A szabadon legelésző lócsordák vadon háziasított formák. Bár az ilyen lovak gyorsan visszatérnek a vadon élő állatok közé, mégis különböznek az igazán vad lovaktól.

Hosszú sörényük és farkuk van, és különböző színűek. Kizárólag Dun Przewalski lovai és egeres tarpánjai nyírt frufru, sörény és farok.

Közép- és Észak-Amerikában az indiánok teljesen kiirtották a vadlovakat, és ott csak az európaiak megérkezése után, a 15. században jelentek meg. A konkvisztádorok lovainak elvadult leszármazottai számos musztángcsordát hoztak létre, amelyek számát manapság lövöldözés szabályozza.

A mustangokon kívül Észak-Amerikában két vadon élő szigeti pónifaj él - az Assateague- és a Sable-szigeteken. A camargue-i ​​lovak félig vadon élő csordái Dél-Franciaországban találhatók. Néhány vadon élő póni is megtalálható Nagy-Britannia hegyeiben és lápjain.

Kedvenc lovaink

Az ember megszelídítette a lovat, és több mint 300 fajtáját tenyésztette ki. A nehézsúlyúaktól a miniatűr pónikig és a jóképű versenylovakig. Oroszországban körülbelül 50 lófajtát tenyésztenek. Közülük a leghíresebb az Oryol ügető. Kizárólag fehér szőrzet, kiváló ügetés és mozgékonyság – ezeket a tulajdonságokat annyira értékelte Orlov gróf, akit e fajta alapítójának tartanak.