Apa pentingnya penelitian filogenetik? Metode penelitian filogenetik

Metode penelitian filogenetik secara organik berhubungan dengan metode mempelajari fakta evolusi. Hingga saat ini, metode morfologi harus dianggap sebagai metode utama penelitian filogenetik, karena transformasi dalam bentuk suatu organisme tetap menjadi fakta yang paling jelas dan memungkinkan kita menelusuri fenomena transformasi spesies dengan tingkat keberhasilan yang tinggi.

Tentu saja tidak berarti bahwa metode lain tidak berlaku untuk studi filogenetik - fisiologis, ekologi, genetik, dll. Bentuk dan fungsi suatu organisme saling terkait erat. Setiap organisme terbentuk di bawah pengaruh faktor lingkungan tertentu, berinteraksi dengannya, berada dalam hubungan tertentu dengan organisme lain. Namun, bentuk suatu organisme, strukturnya selalu menjadi indikator sensitif dari semua hubungan ini dan berfungsi sebagai benang penuntun bagi peneliti masalah filogenetik. Metode penelitian morfologi menempati posisi terdepan dalam studi filogeni dan kesimpulannya secara umum telah dikonfirmasi ketika diuji dengan metode lain. Keuntungan besar dari metode morfologi adalah tersedianya kombinasi dengan metode penelitian komparatif, yang tanpanya mustahil untuk mendeteksi fakta transformasi sistem kehidupan. Validitas metode morfologi sangat ditingkatkan oleh fakta bahwa metode ini pada dasarnya sangat kritis terhadap diri sendiri, karena dapat diterapkan dalam berbagai arah.

Jika kita memiliki materi paleontologis yang besar (misalnya, evolusi kuda), kita dapat menerapkan metode morfologi komparatif pada rangkaian nenek moyang dan keturunan yang berurutan dan dengan demikian mengidentifikasi arah dan metode evolusi suatu kelompok tertentu. Gambar tersebut memberikan gambaran tentang esensi metode morfologi komparatif yang diterapkan pada nenek moyang kuda. Pengurangan berurutan dari jari-jari lateral dan perkembangan jari tengah (III) menunjukkan arah perkembangan evolusioner “barisan kuda”.

Perbandingan anggota badan jerboa dengan jumlah jari yang semakin berkurang dan spesialisasi yang semakin meningkat. 1 - jerboa kecil Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - Dipus sagitta berkaki lebat. IV - jari dari pertama hingga kelima (Menurut Vinogradov)

Lebih lanjut, data paleontologi selaras dengan studi anatomi komparatif bentuk-bentuk modern. Gambar tersebut membandingkan anggota badan dari tiga bentuk dengan jumlah jari yang semakin berkurang. Meskipun ini bukan suatu deret filogenetik, namun memberikan kesan bahwa ketiga anggota badan tersebut merupakan hasil perwujudan proses serupa yang telah mencapai tahap perkembangan berbeda. Oleh karena itu, metode morfologi komparatif, dalam kaitannya dengan bentuk-bentuk modern, terlepas dari paleontologinya, memungkinkan bahwa, misalnya, kaki berjari satu berkembang dari kaki berjari banyak. Jika kesimpulan-kesimpulan ini ditambahkan pada fakta-fakta embriologi komparatif, yang menunjukkan bahwa, misalnya, pada embrio kuda, jari-jari kaki lateral terbentuk, dan kemudian secara bertahap mengecil, maka kesimpulan kita tentang asal usul kuda berjari satu dari banyak. nenek moyang berjari kaki menjadi lebih mungkin.

Kebetulan data ini menunjukkan bahwa fakta paleontologi, anatomi komparatif bentuk dewasa dan embriologi komparatif saling mengontrol dan melengkapi satu sama lain, membentuk secara totalitas metode penelitian filogenetik rangkap tiga sintetik yang diusulkan oleh Haeckel (1899) dan tidak kehilangan maknanya. signifikansi hari ini. Diakui bahwa kebetulan data dari paleontologi, anatomi komparatif, dan embriologi, sampai batas tertentu, berfungsi sebagai bukti kebenaran konstruksi filogenetik.

Ini adalah prinsip penelitian filogenetik yang paling umum.

Sekarang mari kita perhatikan elemen-elemen yang dijelaskan secara singkat dari metode penelitian filogenetik terpadu.

Data paleontologi paling meyakinkan. Namun mereka mempunyai kekurangan yang besar, yaitu ahli paleontologi hanya menangani ciri-ciri morfologi dan terlebih lagi yang tidak lengkap. Organisme secara keseluruhan berada di luar cakupan penelitian paleontologi. Mengingat hal ini, sangat penting bagi seorang ahli paleontologi untuk mempertimbangkan semua tanda-tanda yang ada dari hewan yang jenazahnya ia tangani. Jika tidak, kesimpulan filogenetiknya mungkin salah.

Mari kita asumsikan bahwa bentuk A, B, C, D, E, E saling menggantikan dalam cakrawala geologi yang berurutan, dan ahli paleontologi mempunyai kesempatan untuk mengamati sejumlah karakteristiknya - a, b, c, dst. selanjutnya asumsikan bahwa bentuk A mempunyai sifat-sifat a 1, b 1, c 1, dan pada bentuk B, C, D, ... sifat-sifat tersebut diubah (masing-masing a 2, b 2, c 2.. a 3, b 3, c 3 ..., dst..). Kemudian seiring waktu kami mendapatkan rangkaian data berikut

Tablet ini, misalnya, berhubungan dengan “deretan” nenek moyang kuda, di mana dari Eopipus ke kuda kita mempunyai suksesi dalam pengembangan sejumlah karakteristik. Tabel tersebut menunjukkan perkembangan berturut-turut dari semua karakteristik utama. Setiap tanda berikutnya (misalnya, a 4) diturunkan dari setiap tanda sebelumnya (misalnya, a 3). Dalam kasus demikian besar kemungkinan terbentuknya deret A, B, C, D, E, E seri filogenetik, yaitu sejumlah nenek moyang dan keturunannya. Ini adalah rangkaian dari eohippus hingga kuda dan beberapa lainnya.

Sekarang misalkan kita berurusan dengan data berikut,

yaitu kita menyatakan sejumlah bentuk yang berturut-turut saling menggantikan dalam waktu, dan menurut salah satu tanda (b) kita memperoleh gambaran perkembangan yang berurutan dari b 1 sampai b 5. Namun demikian, deret kami bukanlah deret filogenetik, karena, misalnya, sehubungan dengan karakter a dan b kami tidak mengamati spesialisasi yang konsisten. Misalnya spesies A mempunyai rumus A (a 1, b 1, b 1), tetapi spesies B jelas bukan keturunan langsungnya, karena mempunyai rumus B (a 4, b 2, b 2), dst. kita berhadapan dengan “fragmen” pohon filogenetik yang berurutan, banyak cabang yang belum ditemukan. Jadi deret A, B, C, D, D, E sebenarnya sama dengan A, B 1, C 2, D 3, D 1. Seri ini disebut melangkah. Untuk menjelaskan perbedaannya dengan deret filogenetik, kita akan menggunakan gambar yang menunjukkan evolusi kuda. Di sini deret berikut akan bersifat filogenetik: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, horse. Misalnya, rangkaian bentuk berikut akan dilangkah: hyracotherium, epihippus, myohippus, anchytherium, hipparion, hippidium, horse. Semua ini bukanlah nenek moyang dan keturunan, melainkan cabang samping pohon filogenetik yang berurutan namun tersebar.

Seperti yang Anda lihat, rangkaian langkah sangat penting dalam pekerjaan, karena berdasarkan itu, kita dapat menyimpulkan bahwa kuda tersebut adalah keturunan dari nenek moyang polidaktil.

Akhirnya, Anda mungkin menghadapinya seri adaptif, menunjukkan perkembangan adaptasi apa pun. Deret seperti itu mungkin merupakan bagian dari deret filogenetik, misalnya adaptasi kaki kuda untuk berlari, tetapi seringkali hal ini tidak terjadi, dan deret adaptif dapat dibuat bahkan dengan mengorbankan bentuk-bentuk modern yang tidak terbentuk. seri filogenetik sama sekali. Seperti yang bisa kita lihat, seorang ahli paleontologi harus menghadapi kesulitan besar. Materinya fragmentaris dan tidak lengkap.

Namun, kompensasi atas ketidaklengkapan data paleontologi adalah kemungkinan memperluas data lingkungan ke paleontologi. Bentuk organ tertentu (struktur kaki, struktur peralatan gigi, dll.) memungkinkan seseorang menarik kesimpulan tentang gaya hidup dan bahkan komposisi makanan hewan yang punah. Hal ini menimbulkan kemungkinan untuk merekonstruksi hubungan ekologisnya. Bidang pengetahuan terkait, yang ditetapkan dalam karya V. O. Kovalevsky, disebut paleobiologi (Abel, 1912). Hal ini mengimbangi fragmentasi gagasan ahli paleontologi tentang hewan yang punah. Berkenaan dengan bentuk-bentuk tanpa kerangka, paleontologi hanya menyediakan materi yang dapat diabaikan tentang filogenetik, dan dalam kasus ini morfologi komparatif dengan metode studi perbandingan struktur homolog bentuk dewasa dan embrio modernitas geologis menjadi yang pertama. Kurangnya data paleontologi membuat penarikan kesimpulan filogenetik menjadi jauh lebih sulit. Oleh karena itu, konstruksi filogenetik kita paling dapat diandalkan dalam kaitannya dengan bentuk-bentuk yang bahan paleontologinya diketahui.

Namun demikian, meski tidak ada data paleontologis, peneliti tidak tinggal diam. Dalam hal ini ia menggunakan metode lain, yaitu kajian tentang tahapan perkembangan ontogenetik.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.

1. Fakta apa yang mungkin menunjukkan adanya hubungan antara tumbuhan dan hewan yang punah dan yang modern?

Menjawab. Menurut teori evolusi sintetik, proses evolusi yang terjadi di alam terbagi menjadi dua tahap: mikroevolusi dan makroevolusi.

Makroevolusi melibatkan proses yang mengarah pada munculnya unit sistematis yang lebih besar dari suatu spesies. Dengan mempelajari makroevolusi, ilmu pengetahuan alam modern telah mengumpulkan sejumlah fakta ilmiah yang membuktikan evolusi dunia organik. Fakta ilmiah apa pun yang membuktikan setidaknya satu dari hal-hal berikut dapat dianggap sebagai bukti evolusi.

Kesatuan asal mula kehidupan (adanya ciri-ciri umum pada semua makhluk hidup).

Hubungan antara organisme modern dan punah atau antara organisme dalam kelompok sistematis besar (adanya ciri-ciri umum pada organisme modern dan punah atau pada semua organisme dalam kelompok sistematis).

Aksi kekuatan pendorong evolusi (fakta yang membenarkan aksi seleksi alam).

Bukti-bukti evolusi yang diperoleh dan dikumpulkan dalam kerangka suatu ilmu tertentu merupakan satu kelompok bukti dan disebut dengan nama ilmu tersebut.

Paleontologi adalah ilmu tentang sisa-sisa fosil organisme yang telah punah. Pendiri paleontologi evolusioner dianggap sebagai ilmuwan Rusia V. O. Kovalevsky. Bukti evolusi mencakup fosil bentuk transisi dan rangkaian filogenetik spesies modern.

Bentuk peralihan fosil adalah organisme punah yang menggabungkan karakteristik kelompok yang lebih purba dan kelompok yang lebih muda secara evolusioner. Mereka memungkinkan untuk mengidentifikasi ikatan keluarga yang membuktikan sejarah perkembangan kehidupan. Bentuk-bentuk seperti itu terjadi baik di antara hewan maupun di antara tumbuhan. Bentuk peralihan dari ikan bersirip lobus ke amfibi purba - stegocephalians - adalah Ichthyostega. Hubungan evolusi antara reptil dan burung dapat dilakukan oleh burung pertama (Archaeopteryx). Penghubung antara reptil dan mamalia adalah kadal dari kelompok therapsid. Di antara tumbuhan, bentuk peralihan dari alga ke spora yang lebih tinggi adalah psilofita (tumbuhan darat pertama). Asal usul gymnospermae dari pteridophyta dibuktikan dengan biji pakis, dan asal usul angiospermae dari gymnospermae dibuktikan dengan sikas.

Seri filogenetik (dari bahasa Yunani phylon - genus, suku, genesis - asal) - rangkaian bentuk fosil, yang mencerminkan perkembangan historis spesies modern (filogeni). Saat ini rangkaian tersebut dikenal tidak hanya pada hewan vertebrata, tetapi juga pada beberapa kelompok hewan invertebrata. Ahli paleontologi Rusia V. O. Kovalevsky memulihkan rangkaian filogenetik kuda modern

2. Jenis tumbuhan dan hewan purba apa yang anda ketahui?

Menjawab. Tepat 75 tahun yang lalu, di lepas pantai Afrika bagian selatan, ditemukan ikan tertua di dunia - coelacanth, yang ada di Bumi ratusan juta tahun yang lalu. Untuk menghormati acara ini, kami mengundang Anda untuk belajar tentangnya dan hewan serta tumbuhan purba lainnya yang menghuni planet kita saat ini.

Sebelumnya ikan ini diyakini punah pada Zaman Kapur Akhir (100,5 - 66 juta tahun yang lalu), namun pada bulan Desember 1938, kurator Museum London Timur (Afrika Selatan) Marjorie Courtney-Latimer menemukan ikan dengan sisik keras dan sirip yang tidak biasa. hasil tangkapan nelayan setempat. Belakangan diketahui bahwa ikan ini hidup ratusan juta tahun yang lalu dan merupakan fosil hidup.

Karena coelacanth ini ditemukan di Sungai Chalumna, maka diberi nama Latimeria chalumnae. Dan pada bulan September 1997, di perairan dekat kota Manado, yang terletak di pesisir utara pulau Sulawesi, para ilmuwan melihat spesies kedua dari ikan ini - Latimeria menadoensis. Menurut studi genetik, spesies ini terpisah 30-40 juta tahun yang lalu, namun perbedaan di antara mereka kecil.

2.Ginkgo biloba.

Di alam liar, tanaman ini hanya tumbuh di Tiongkok bagian timur. Namun, 200 juta tahun yang lalu ia tersebar ke seluruh planet, terutama di Belahan Bumi Utara, di daerah dengan iklim sedang dan kelembapan tinggi. Di Siberia pada periode Jurassic dan Kapur Awal, terdapat begitu banyak tumbuhan dari kelas Ginkgo sehingga sisa-sisanya ditemukan di sebagian besar endapan pada periode tersebut. Menurut para peneliti, pada musim gugur saat itu bumi benar-benar tertutup daun ginkgo, seperti karpet.

3. Rusa kecil, atau kanchil, bukan hanya yang terkecil (tinggi badannya di layu tidak lebih dari 25 sentimeter, dan berat maksimumnya sekitar 2,5 kilogram), tetapi juga spesies artiodactyl paling purba di Bumi. Hewan-hewan ini ada 50 juta tahun yang lalu, tepat ketika ordo ungulata purba mulai terbentuk. Sejak saat itu, kanchila hampir tidak berubah dan lebih menyerupai nenek moyang purba dibandingkan spesies lainnya.

4. Kerang Mississippi.

Ikan mirip aligator, kerang Mississippi adalah salah satu ikan tertua yang hidup di Bumi saat ini. Di era Mesozoikum, nenek moyangnya mendiami banyak perairan. Saat ini, kerang Mississippi hidup di lembah Sungai Mississippi yang lebih rendah, serta di beberapa danau air tawar di Amerika Serikat.

Krustasea air tawar kecil ini dianggap sebagai makhluk paling purba yang hidup di Bumi saat ini. Perwakilan spesies ini hampir tidak berubah sejak periode Trias. Saat itu, dinosaurus baru saja muncul. Saat ini, hewan-hewan ini hidup di hampir setiap benua kecuali Antartika. Namun, spesies Triops cancriformis paling banyak ditemukan di Eurasia.

6. Metasequoia glyptostroboides.

Tumbuhan runjung ini tersebar luas di seluruh Belahan Bumi Utara dari Zaman Kapur hingga Neogen. Namun, saat ini metasequoia hanya dapat dilihat di alam liar di Tiongkok tengah, di provinsi Hubei dan Sichuan.

7. Hiu Goblin.

Genus Mitsukurina yang termasuk dalam spesies hiu ini pertama kali diketahui melalui fosil yang berasal dari zaman Eosen Tengah (sekitar 49-37 juta tahun yang lalu). Satu-satunya spesies hidup dari genus ini, hiu goblin, yang hidup di Samudera Atlantik dan Hindia, masih mempertahankan beberapa ciri primitif dari kerabat purbanya dan saat ini menjadi fosil hidup.

Pertanyaan setelah § 61

1. Apa itu makroevolusi? Apa persamaan makro dan mikroevolusi?

Menjawab. Makroevolusi adalah evolusi supraspesifik, berbeda dengan mikroevolusi, yang terjadi di dalam suatu spesies, di dalam populasinya. Namun, tidak ada perbedaan mendasar antara proses-proses ini, karena proses makroevolusi didasarkan pada proses mikroevolusi. Dalam makroevolusi, faktor yang sama berlaku - perjuangan untuk eksistensi, seleksi alam, dan kepunahan terkait. Makroevolusi, seperti halnya mikroevolusi, memiliki sifat yang berbeda.

Makroevolusi terjadi dalam jangka waktu yang sangat lama secara historis, sehingga tidak dapat diakses untuk dipelajari secara langsung. Meskipun demikian, sains memiliki banyak bukti yang menunjukkan realitas proses makroevolusi.

2. Bukti makroevolusi apa yang diberikan oleh data paleontologis? Berikan contoh bentuk peralihan.

Menjawab. Paleontologi mempelajari sisa-sisa fosil organisme yang punah dan menentukan persamaan dan perbedaannya dengan organisme modern. Data paleontologi memungkinkan kita mempelajari flora dan fauna di masa lalu, merekonstruksi penampakan organisme yang punah, dan menemukan hubungan antara perwakilan flora dan fauna purba dan modern.

Bukti yang meyakinkan tentang perubahan dunia organik dari waktu ke waktu diberikan oleh perbandingan sisa-sisa fosil dari lapisan bumi dari era geologi yang berbeda. Hal ini memungkinkan kita untuk menetapkan urutan asal usul dan perkembangan berbagai kelompok organisme. Misalnya, pada strata paling purba ditemukan sisa-sisa perwakilan jenis hewan invertebrata, dan pada strata selanjutnya ditemukan sisa-sisa chordata. Bahkan lapisan geologi yang lebih muda pun mengandung sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang termasuk spesies yang mirip dengan spesies modern.

Data paleontologi memberikan banyak materi tentang hubungan berturut-turut antara berbagai kelompok sistematik. Dalam beberapa kasus, dimungkinkan untuk menetapkan bentuk peralihan antara kelompok organisme purba dan modern, dalam kasus lain, dimungkinkan untuk merekonstruksi rangkaian filogenetik, yaitu rangkaian spesies yang secara berturut-turut saling menggantikan.

Sekelompok reptil bergigi liar ditemukan di tepi Dvina Utara. Mereka menggabungkan ciri-ciri mamalia dan reptil. Reptil bergigi binatang mirip dengan mamalia dalam hal struktur tengkorak, tulang belakang dan anggota badan, serta pembagian gigi menjadi gigi taring, gigi seri dan geraham.

Penemuan Archaeopteryx sangat menarik dari sudut pandang evolusi. Hewan seukuran merpati ini memiliki ciri-ciri burung, namun tetap mempertahankan ciri-ciri reptil. Tanda-tanda burung: tungkai belakang dengan tarsus, adanya bulu, penampilan umum. Tanda-tanda binatang melata: deretan ruas ekor yang panjang, tulang rusuk perut dan adanya gigi. Archaeopteryx bukanlah penerbang yang baik, karena tulang dada (tanpa lunas), otot dada, dan otot sayap kurang berkembang. Tulang belakang dan tulang rusuk bukanlah sistem kerangka kaku yang stabil selama penerbangan, seperti pada burung modern. Archaeopteryx dapat dianggap sebagai bentuk peralihan antara reptil dan burung. Bentuk transisi secara bersamaan menggabungkan karakteristik kelompok kuno dan kelompok muda yang lebih muda secara evolusioner. Contoh lainnya adalah ichthyostegas, suatu bentuk peralihan antara ikan bersirip lobus air tawar dan amfibi.

3. Apa pentingnya merekonstruksi deret filogenetik?

Menjawab. Seri filogenetik. Untuk sejumlah kelompok hewan dan tumbuhan, ahli paleontologi mampu menciptakan kembali serangkaian bentuk yang berkesinambungan dari kuno hingga modern, yang mencerminkan perubahan evolusioner mereka. Ahli zoologi Rusia V. O. Kovalevsky (1842–1883) menciptakan kembali rangkaian filogenetik kuda. Pada kuda, saat mereka beralih ke lari cepat dan jauh, jumlah jari kaki di anggota badan mereka berkurang dan pada saat yang sama ukuran hewan bertambah. Perubahan-perubahan ini merupakan konsekuensi dari perubahan gaya hidup kuda, yang beralih ke makan secara eksklusif pada tumbuh-tumbuhan, yang untuk mencarinya harus menempuh perjalanan jauh. Dipercaya bahwa semua transformasi evolusioner ini memakan waktu 60–70 juta tahun.

Kajian deret filogenetik yang dibangun berdasarkan data paleontologi, anatomi komparatif, dan embriologi penting untuk pengembangan lebih lanjut teori umum evolusi, konstruksi sistem alami organisme, dan rekonstruksi gambaran evolusi makhluk hidup. sekelompok organisme sistematis tertentu. Saat ini, untuk menyusun deret filogenetik, para ilmuwan semakin banyak menggunakan data dari ilmu-ilmu seperti genetika, biokimia, biologi molekuler, biogeografi, etologi, dll.

Pertanyaan 1. Apa perbedaan antara makroevolusi dan mikroevolusi?
Mikroevolusi- evolusi dalam suatu spesies; terjadi atas dasar variabilitas mutasi di bawah kendali seleksi alam. Dengan demikian, mikroevolusi merupakan tahap paling awal dari proses evolusi, dapat terjadi dalam jangka waktu yang relatif singkat, serta dapat diamati dan dipelajari secara langsung. Sebagai akibat dari variabilitas herediter (mutasi), terjadi perubahan acak pada genotipe. Mutasi paling sering bersifat resesif dan, terlebih lagi, jarang membawa manfaat bagi spesies. Namun, jika terjadi perubahan yang bermanfaat bagi suatu individu akibat mutasi, maka ia memperoleh beberapa keuntungan dibandingkan individu lain dalam suatu populasi: ia menerima lebih banyak makanan atau menjadi lebih tahan terhadap pengaruh bakteri dan virus patogen, dll. Misalnya, perkembangan leher yang panjang memungkinkan nenek moyang jerapah memakan daun dari pohon yang tinggi, sehingga memberi mereka lebih banyak makanan dibandingkan individu dalam populasi yang berleher pendek.
Makroevolusi- evolusi pada tingkat supraspesifik; mengarah pada pembentukan taksa besar (dari genera hingga filum dan kerajaan alam). Makroevolusi dunia organik adalah proses pembentukan unit sistematis yang besar: dari spesies - genera baru, dari genera - famili baru, dll. Proses-proses makroevolusi memerlukan jangka waktu yang sangat lama sehingga tidak mungkin dipelajari secara langsung. Namun, makroevolusi didorong oleh kekuatan pendorong yang sama seperti mikroevolusi: variasi genetik, seleksi alam, dan disjungsi reproduksi. Sama seperti mikroevolusi, makroevolusi mempunyai karakter yang berbeda.

Pertanyaan 2. Proses apa yang menjadi kekuatan pendorong makroevolusi? Berikan contoh perubahan makroevolusi.
Makroevolusi didasarkan pada kekuatan pendorong yang sama dengan mikroevolusi: variasi herediter, seleksi alam, dan disjungsi reproduksi. Sama seperti mikroevolusi, makroevolusi mempunyai karakter yang berbeda.
Hasil dari proses makroevolusi adalah perubahan signifikan pada struktur luar dan fisiologi organisme - seperti misalnya terbentuknya sistem peredaran darah tertutup pada hewan atau munculnya stomata dan sel epitel pada tumbuhan. Perolehan evolusioner mendasar semacam ini mencakup pembentukan perbungaan atau transformasi kaki depan reptil menjadi sayap dan sejumlah lainnya.
Pertanyaan 3. Fakta apa saja yang mendasari kajian dan bukti makroevolusi?
Bukti paling meyakinkan mengenai proses makroevolusi berasal dari data paleontologis. Bukti tersebut mencakup ditemukannya sisa-sisa bentuk peralihan yang telah punah, yang memungkinkan penelusuran jalur dari satu kelompok makhluk hidup ke kelompok makhluk hidup lainnya. Misalnya, penemuan nenek moyang kuda modern berjari tiga dan berjari lima, yang memiliki satu jari kaki, membuktikan bahwa nenek moyang kuda memiliki lima jari kaki pada setiap anggota tubuhnya. Penemuan sisa-sisa fosil Archaeopteryx memungkinkan kita menyimpulkan bahwa terdapat bentuk peralihan antara reptil dan burung. Menemukan sisa-sisa pakis berbunga yang punah memungkinkan kita memecahkan pertanyaan tentang evolusi angiospermae modern, dll. Sayangnya, studi tentang bentuk fosil memberi kita gambaran yang tidak lengkap mengenai evolusi flora dan fauna. Sebagian besar sisa-sisa terdiri dari bagian keras organisme: tulang, cangkang, dan jaringan pendukung eksternal tumbuhan. Yang sangat menarik adalah fosil yang mengawetkan jejak liang dan lorong hewan purba, jejak anggota badan atau seluruh organisme yang tertinggal di sedimen lunak.

Pertanyaan 4. Apa pentingnya mempelajari deret filogenetik?
Berdasarkan temuan paleoantologi, dibangunlah deret filogenetik, yaitu deret spesies yang berturut-turut saling menggantikan dalam proses evolusi. Kajian deret filogenetik yang dibangun berdasarkan data paleontologi, anatomi komparatif, dan embriologi penting untuk pengembangan lebih lanjut teori umum evolusi, konstruksi sistem alami organisme, dan rekonstruksi gambaran evolusi makhluk hidup. sekelompok organisme sistematis tertentu.
Saat ini, untuk menyusun deret filogenetik, para ilmuwan semakin banyak menggunakan data dari ilmu-ilmu seperti genetika, biokimia, biologi molekuler, biogeografi, etologi, dll.

Perubahan fisik tersebut terjadi bersamaan dengan perubahan besar pada kepadatan penduduk dan struktur sosial. Para ahli menyebutnya sebagai “inovasi evolusioner, suatu sifat baru yang tidak ada pada populasi nenek moyang dan dikembangkan selama evolusi pada kadal ini.”

Filogenesis (dari bahasa Yunani "phylon" - genus, suku dan "genesis"), sejarah perkembangan organisme, berbeda dengan entogenesis - perkembangan individu organisme. Filogeni—evolusi di masa lalu—tidak dapat diamati secara langsung, dan rekonstruksi filogenetik tidak dapat diuji secara eksperimental.

Misalnya, pada tahun 1844, ditemukan beberapa fosil gigi yang disebut conodont. Rahangnya, tidak seperti semua burung modern, memiliki gigi seperti reptil. Kesulitan kedua adalah secara teknis tidak mungkin mempelajari sepenuhnya organisasi organisme bersel tunggal sekalipun. Baik tetrapoda paling primitif maupun lungfish memiliki paru-paru dan jantung dengan tiga bilik, terdiri dari dua atrium dan satu ventrikel.

Ia juga merumuskan “metode paralelisme rangkap tiga” - metode utama rekonstruksi filogenetik, yang masih digunakan dalam bentuk yang dimodifikasi dan diperluas. Akibatnya, darah arteri dari paru-paru dan darah vena dari seluruh tubuh tercampur, meski tidak sebanyak pada amfibi.

Paralelisme dan signifikansi evolusionernya

Cabang evolusi vertebrata tingkat rendah ini muncul pada akhir periode Kambrium dan belum diketahui dalam bentuk fosil sejak akhir periode Devonian. Faktanya adalah bahwa pada fosil hewan tanpa rahang, rongga insang, rongga otak, dan dinding banyak pembuluh darah besar serta organ dalam lainnya mengalami pengapuran. Dalam hal ini, hanya anatomi komparatif dan, pada tingkat yang sangat diperlukan, embriologi yang berfungsi. Meluasnya penggunaan teknologi komputer telah memfasilitasi analisis tersebut, dan kladogram (dari bahasa Yunani "klados" - cabang) mulai muncul di sebagian besar publikasi filogenetik.

Studi tentang struktur asam nukleat dan makromolekul lainnya kini menjadi salah satu tambahan terpenting pada metode paralelisme rangkap tiga. Hal ini dapat dianggap sebagai kesalahan jika pada tahun 1983 M.F. Ivakhnenko tidak membuktikan dengan menggunakan bahan paleontologi bahwa penyu berevolusi dari amfibi secara independen dari semua reptil lainnya.

Klarifikasi tersebut terlihat dari kenyataan bahwa rekonstruksi menjadi semakin detail. Jika ada sesuatu yang tidak diketahui di dunia sekitar kita, maka tugas sains adalah mempelajari dan menjelaskan hal yang tidak diketahui tersebut, terlepas dari signifikansi teoretis dan praktis dari subjek yang diteliti. Selain itu, rekonstruksi filogenetik adalah dasar untuk menjelaskan pola evolusi.

Masih banyak pola evolusi lain yang telah ditemukan melalui studi filogenetik. Proses evolusi diamati baik dalam kondisi alami maupun laboratorium. Fakta evolusi pada tingkat intraspesifik telah dibuktikan secara eksperimental, dan proses spesiasi telah diamati secara langsung di alam.

Bukti evolusi

Namun, antara generasi 31 ribu dan 32 ribu, perubahan dramatis terjadi pada salah satu populasi yang tidak teramati pada populasi lainnya. 36 tahun (waktu yang sangat singkat untuk evolusi) ukuran dan bentuk kepala berubah, kekuatan gigitan meningkat dan struktur baru berkembang di saluran pencernaan.

Selain itu, usus populasi baru mengandung nematoda yang tidak ada pada populasi asli. Khususnya, untuk memerangi ngengat codling Cydia pomonella (larva yang merupakan “cacing” pada apel cacing), Cydia pomonella granurovirus digunakan secara aktif.

Pengamatan terhadap spesies modern menunjukkan bahwa spesiasi terjadi terus menerus pada populasi yang ada. Ada banyak contoh bagaimana spesies yang berbeda dapat kawin silang dalam kondisi yang luar biasa. Tergantung pada habitat di sekitar pegunungan, salamander membentuk berbagai bentuk, secara bertahap mengubah karakteristik morfologi dan ekologinya.

Dilihat dari catatan fosil dan pengukuran laju mutasi, ketidakcocokan genom secara menyeluruh, sehingga tidak mungkin terjadi perkawinan silang, terjadi di alam rata-rata dalam waktu 3 juta tahun. Artinya, mengamati pembentukan spesies baru dalam kondisi alami pada prinsipnya mungkin dilakukan, namun hal ini jarang terjadi. Pada saat yang sama, dalam kondisi laboratorium laju perubahan evolusioner dapat ditingkatkan, sehingga ada alasan untuk berharap melihat spesiasi pada hewan laboratorium.

Ngengat apel Rhagoletis pomonella adalah contoh spesiasi simpatrik yang diamati (yaitu spesiasi sebagai hasil pembagian ke dalam relung ekologi). Praktek menunjukkan bahwa klasifikasi biologis yang dibangun berdasarkan karakteristik yang berbeda cenderung cenderung pada skema hierarki seperti pohon yang sama - klasifikasi alami.

Inilah hasil yang diharapkan dari asal mula evolusi hewan dari nenek moyang yang sama. Percabangan pohon filogenetik berhubungan dengan pembagian populasi selama proses spesiasi. Biasanya, benda yang tidak muncul selama evolusi tidak memiliki sifat ini. Anda dapat menggabungkan objek-objek ini ke dalam hierarki yang berbeda jika Anda mau, namun tidak ada satu hierarki objektif yang secara fundamental lebih baik daripada hierarki lainnya.

Istilah ini dikemukakan oleh evolusionis Jerman E. Haeckel pada tahun 1866. Belakangan, istilah "filogeni" mendapat interpretasi yang lebih luas - istilah ini diberi arti sejarah proses evolusi. Kita dapat berbicara tentang filogeni karakter individu: organ, jaringan, proses biokimia, struktur molekul biologis, dan filogeni taksa dari tingkat apa pun - dari spesies hingga kerajaan super. Tujuan penelitian filogenetik adalah untuk merekonstruksi asal usul dan transformasi evolusioner berturut-turut dari struktur dan taksa yang sedang dipelajari.

Data paleontologi, sebagaimana telah disebutkan, memperkenalkan skala waktu ke dalam rekonstruksi ini dan melengkapinya dengan bentuk-bentuk yang punah, yaitu membuat rangkaiannya lebih rinci dan karenanya lebih dapat diandalkan.

Salah satu yang paling terkenal dan paling baik dipelajari adalah rangkaian filogenetik ungulata berjari tunggal modern. Berbagai temuan paleontologis dan bentuk transisi yang teridentifikasi menciptakan dasar bukti ilmiah untuk seri ini. Rangkaian filogenetik kuda, yang dijelaskan oleh ahli biologi Rusia Vladimir Onufrievich Kovalevsky pada tahun 1873, tetap menjadi “ikon” paleontologi evolusioner hingga saat ini.

Evolusi selama berabad-abad

Dalam evolusi, deret filogenetik adalah bentuk transisi berturut-turut yang mengarah pada pembentukan spesies modern. Berdasarkan jumlah tautannya, rangkaian tersebut dapat lengkap atau sebagian, tetapi keberadaan bentuk peralihan yang berurutan merupakan prasyarat untuk uraiannya.

Deret filogenetik kuda dianggap sebagai bukti evolusi justru karena adanya bentuk-bentuk berurutan yang saling menggantikan. Banyaknya temuan paleontologis memberikan tingkat keandalan yang tinggi.

Contoh deret filogenetik

Deretan kuda bukanlah satu-satunya contoh yang dijelaskan. Rangkaian filogenetik paus dan burung telah dipelajari dengan baik dan memiliki tingkat keandalan yang tinggi. Dan kontroversial di kalangan ilmiah dan paling banyak digunakan dalam berbagai sindiran populis adalah rangkaian filogenetik simpanse dan manusia modern. Perselisihan tentang hilangnya mata rantai perantara di sini terus berlanjut di komunitas ilmiah. Namun tidak peduli berapa banyak sudut pandang yang ada, pentingnya deret filogenetik sebagai bukti kemampuan adaptasi evolusi organisme terhadap perubahan kondisi lingkungan tetap tidak terbantahkan.

Hubungan antara evolusi kuda dan lingkungan

Berbagai penelitian yang dilakukan oleh ahli paleontologi telah mengkonfirmasi teori O.V. Kovalevsky tentang hubungan erat antara perubahan kerangka nenek moyang kuda dan perubahan lingkungan. Perubahan iklim menyebabkan berkurangnya kawasan hutan, dan nenek moyang hewan berkuku berjari tunggal modern beradaptasi dengan kondisi kehidupan di stepa. Kebutuhan akan gerakan cepat memicu perubahan struktur dan jumlah jari pada anggota badan, perubahan kerangka dan gigi.

Tautan pertama dalam rantai

Pada awal Eosen, lebih dari 65 juta tahun yang lalu, hiduplah nenek moyang pertama kuda modern. Ini adalah “kuda rendah” atau Eohippus, yang seukuran anjing (hingga 30 cm), bertumpu pada seluruh kaki anggota badan, yang memiliki empat jari (depan) dan tiga (belakang) dengan kuku kecil. Eohippus memakan pucuk dan daun serta memiliki gigi tuberkulasi. Warna coklat dan rambut jarang di ekor bergerak - ini adalah nenek moyang jauh kuda dan zebra di Bumi.

Menengah

Sekitar 25 juta tahun yang lalu, iklim di planet ini berubah, dan hamparan padang rumput mulai menggantikan hutan. Pada zaman Miosen (20 juta tahun lalu), muncul mesohippus dan parahippus, lebih mirip dengan kuda modern. Dan nenek moyang herbivora pertama dalam rangkaian filogenetik kuda dianggap Merikhippus dan Pliohippus, yang memasuki arena kehidupan 2 juta tahun yang lalu. Hipparion - tautan tiga jari terakhir

Nenek moyang ini hidup pada zaman Miosen dan Pliosen di dataran Amerika Utara, Asia, dan Afrika. Kuda berjari tiga yang menyerupai kijang ini belum memiliki kuku, tetapi dapat berlari kencang, memakan rumput, dan dialah yang menduduki wilayah yang luas.

Kuda berjari satu - pliohyppus

Perwakilan berjari satu ini muncul 5 juta tahun yang lalu di wilayah yang sama dengan hipparion. Kondisi lingkungan berubah - menjadi lebih kering, dan stepa meluas secara signifikan. Di sinilah keberadaan jari tunggal menjadi tanda yang lebih penting untuk bertahan hidup. Kuda-kuda ini memiliki tinggi layu hingga 1,2 meter, memiliki 19 pasang tulang rusuk dan otot kaki yang kuat. Gigi mereka memperoleh mahkota panjang dan lipatan email dengan lapisan semen yang berkembang.

Seekor kuda yang familiar

Kuda modern, sebagai tahap akhir dari rangkaian filogenetik, muncul pada akhir Neogen, dan pada akhir zaman es terakhir (sekitar 10 ribu tahun yang lalu), jutaan kuda liar sudah merumput di Eropa dan Asia. Meskipun upaya para pemburu primitif dan pengurangan padang rumput membuat kuda liar menjadi langka 4 ribu tahun yang lalu. Namun dua subspesiesnya - kuda terpal di Rusia dan kuda Przewalski di Mongolia - berhasil bertahan lebih lama dibandingkan subspesies lainnya.

Kuda-kuda liar

Saat ini praktis tidak ada lagi kuda liar yang tersisa. Terpal Rusia dianggap sebagai spesies yang punah, dan kuda Przewalski tidak muncul dalam kondisi alami. Kawanan kuda yang merumput dengan bebas merupakan bentuk liar yang dijinakkan. Meskipun kuda seperti itu dengan cepat kembali ke kehidupan liar, mereka tetap berbeda dari kuda yang benar-benar liar.

Mereka memiliki surai dan ekor yang panjang dan warnanya berbeda-beda. Kuda dan terpal tikus dun Przewalski secara eksklusif telah memangkas poni, surai, dan ekor.

Di Amerika Tengah dan Utara, kuda liar dimusnahkan sepenuhnya oleh orang India dan muncul di sana hanya setelah kedatangan orang Eropa pada abad ke-15. Keturunan liar dari kuda penakluk memunculkan banyak kawanan mustang, yang jumlahnya saat ini dikendalikan dengan menembak.

Selain mustang, ada dua spesies kuda poni pulau liar di Amerika Utara - di Kepulauan Assateague dan Sable. Kawanan kuda Camargue semi-liar ditemukan di selatan Perancis. Beberapa kuda poni liar juga dapat ditemukan di pegunungan dan padang rumput Inggris.

Kuda favorit kami

Manusia menjinakkan kuda dan membiakkan lebih dari 300 rasnya. Dari kelas berat hingga kuda poni mini dan kuda balap yang tampan. Sekitar 50 ras kuda dibiakkan di Rusia. Yang paling terkenal adalah pengeliling Oryol. Bulu putih eksklusif, kecepatan lari dan ketangkasan yang luar biasa - kualitas ini sangat dihargai oleh Count Orlov, yang dianggap sebagai pendiri trah ini.