Mi a jelentősége a filogenetikai sorozatok vizsgálatának? Mi a jelentősége a filogenetikai sorozatok rekonstrukciójának: a modern filogenetika

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.

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.

1. kérdés: Mi a különbség a makro- és mikroevolúció között?

Mikroevolúció alatt új fajok kialakulását értjük.

A makroevolúció fogalma a szupraspecifikus taxonok (nemzetség, rend, klán, típus) eredetét jelöli.

Ennek ellenére nincs alapvető különbség az új fajok kialakulásának folyamatai és a magasabb rendszertani csoportok kialakulásának folyamatai között. A modern értelemben vett „mikroevolúció” kifejezést N. V. Timofejev-Resovszkij vezette be 1938-ban.

2. kérdés Milyen folyamatok mozgatórugói a makroevolúciónak? Mondjon példákat a makroevolúciós változásokra!

A makroevolúcióban ugyanazok a folyamatok működnek, mint a speciáció során: a fenotípusos változások kialakulása, a létért való küzdelem, a természetes szelekció, a legkevésbé alkalmazkodó formák kihalása.

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. A paleontológia a kihalt élőlények fosszilis maradványait vizsgálja, és megállapítja a hasonlóságukat és különbségeiket a modern élőlényekkel. A maradványokból a paleontológusok rekonstruálják a kihalt élőlények megjelenését, és megismerik a múlt növény- és állatvilágát. Sajnos a fosszilis formák tanulmányozása nem ad teljes képet a növény- és állatvilág fejlődéséről. A legtöbb maradvány szilárd organizmusrészekből áll: csontokból, héjakból és a növények külső hordozószöveteiből. 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?Anyag az oldalról

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.