Apa pentingnya mempelajari deret filogenetik. Apa pentingnya merekonstruksi deret filogenetik: filogenetik modern

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. penting 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 Eopippus hingga kuda kita memiliki 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 rentang 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.

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 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.

Kuda yang kita kenal

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 - 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 para 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 di 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.

Pertanyaan 1. Apa perbedaan antara makroevolusi dan mikroevolusi?

Yang kami maksud dengan mikroevolusi adalah pembentukan spesies baru.

Konsep makroevolusi menunjukkan asal usul taksa supraspesifik (genus, ordo, marga, tipe).

Meski demikian, tidak ada perbedaan mendasar antara proses pembentukan spesies baru dan proses pembentukan kelompok taksonomi yang lebih tinggi. Istilah “evolusi mikro” dalam pengertian modern diperkenalkan oleh N.V. Timofeev-Resovsky pada tahun 1938.

Pertanyaan 2. Proses apa yang menjadi kekuatan pendorong makroevolusi? Berikan contoh perubahan makroevolusi.

Dalam makroevolusi, proses yang sama terjadi seperti pada spesiasi: pembentukan perubahan fenotipik, perjuangan untuk eksistensi, seleksi alam, kepunahan bentuk-bentuk yang paling tidak beradaptasi.

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. Paleontologi mempelajari sisa-sisa fosil organisme yang punah dan menetapkan persamaan dan perbedaannya dengan organisme modern. Dari sisa-sisa tersebut, ahli paleontologi merekonstruksi penampakan organisme yang punah dan mempelajari flora dan fauna di masa lalu. Sayangnya, studi tentang bentuk fosil memberi kita gambaran yang tidak lengkap mengenai evolusi flora dan fauna. Sebagian besar sisa-sisa terdiri dari bagian padat 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?Bahan dari situs

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.