Qual è il significato della ricerca filogenetica? Metodi di ricerca filogenetica

I metodi di ricerca filogenetica sono organicamente collegati ai metodi di studio dei fatti dell'evoluzione. Fino ad ora, il metodo morfologico dovrebbe essere considerato il metodo principale della ricerca filogenetica, poiché le trasformazioni nella forma di un organismo rimangono il fatto più ovvio e ci consentono di tracciare i fenomeni di trasformazione delle specie con un grande grado di successo.

Ciò non ne consegue, ovviamente, che altri metodi non siano applicabili agli studi filogenetici: fisiologici, ecologici, genetici, ecc. La forma e la funzione di un organismo sono indissolubilmente legate. Qualsiasi organismo si forma sotto l'influenza di fattori ambientali specifici, interagisce con esso, è in determinate connessioni con altri organismi. Tuttavia, la forma dell'organismo, la sua struttura rimane sempre un indicatore sensibile di tutte queste connessioni e funge da filo conduttore per il ricercatore di questioni filogenetiche. Il metodo di ricerca morfologica occupa una posizione di primo piano nello studio della filogenesi e le sue conclusioni sono state generalmente confermate quando testate con altri metodi. Il grande vantaggio del metodo morfologico è la disponibilità della sua combinazione con un metodo di ricerca comparativo, senza il quale è impossibile rilevare il fatto stesso della trasformazione dei sistemi viventi. La validità del metodo morfologico è notevolmente rafforzata dal fatto che esso è essenzialmente profondamente autocritico, poiché può essere applicato in varie direzioni.

Se disponiamo di ampio materiale paleontologico (ad esempio l'evoluzione del cavallo), possiamo applicare il metodo morfologico comparativo a serie successive di antenati e discendenti e individuare così le direzioni e le modalità di evoluzione di un dato gruppo. La figura dà un'idea dell'essenza del metodo morfologico comparativo applicato agli antenati del cavallo. La riduzione sequenziale delle dita laterali e lo sviluppo del dito medio (III) mostrano la direzione dello sviluppo evolutivo della “fila del cavallo”.

Confronto degli arti dei jerboa con un numero decrescente di dita e una specializzazione crescente. 1 - piccolo jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - Dipus sagitta dai piedi folti. I-V - dita dalla prima alla quinta (secondo Vinogradov)

Inoltre, i dati paleontologici sono in armonia con gli studi anatomici comparativi delle forme moderne. La figura mette a confronto gli arti di tre forme con un numero decrescente di dita. Sebbene questa non sia una serie filogenetica, dà l'impressione che tutti e tre gli arti siano il risultato della manifestazione di processi simili che hanno raggiunto stadi di sviluppo diversi. Pertanto, il metodo morfologico comparativo, in relazione alle forme moderne, indipendentemente dalla paleontologia, rende probabile che, ad esempio, un piede con un solo dito si sia sviluppato da uno con più dita. Quando queste conclusioni vengono aggiunte ai fatti dell'embriologia comparata, che mostrano che, ad esempio, in un embrione di cavallo si formano le dita laterali e poi si riducono gradualmente, allora la nostra conclusione sull'origine del cavallo con un dito da molti l'antenato con le dita dei piedi diventa ancora più probabile.

La coincidenza di questi dati mostra che i fatti della paleontologia, dell'anatomia comparata delle forme adulte e dell'embriologia comparata si controllano e si completano a vicenda, formando nella loro totalità un triplice metodo sintetico di ricerca filogenetica proposto da Haeckel (1899) e che non ha perso la sua significato oggi. È accettato che la coincidenza dei dati provenienti dalla paleontologia, dall'anatomia comparata e dall'embriologia, in una certa misura, serva come prova della correttezza delle costruzioni filogenetiche.

Questi sono i principi più generali della ricerca filogenetica.

Consideriamo ora gli elementi brevemente descritti di un metodo unificato di ricerca filogenetica.

I dati paleontologici sono più convincenti. Hanno però un grosso difetto: il paleontologo si occupa solo delle caratteristiche morfologiche e, per di più, incomplete. L'organismo nel suo insieme va oltre lo scopo della ricerca paleontologica. In considerazione di ciò, è particolarmente importante che un paleontologo tenga conto di tutti i segni disponibili degli animali con cui ha a che fare. Altrimenti, le sue conclusioni filogenetiche potrebbero essere errate.

Supponiamo che le forme A, B, C, D, E, E si sostituiscano a vicenda in successivi orizzonti geologici e che il paleontologo abbia l'opportunità di osservare una certa somma delle loro caratteristiche: a, b, c, ecc. supponiamo inoltre che la forma A abbia le caratteristiche a 1, b 1, c 1, e nelle forme B, C, D, ... queste caratteristiche siano cambiate (rispettivamente a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, c 3..., ecc.). Poi nel tempo otteniamo la seguente serie di dati

Questa tavoletta corrisponde, ad esempio, ad una “fila” di antenati equini, dove da Eopippo al cavallo si ha una successione nello sviluppo di alcuni caratteri. La tabella mostra lo sviluppo successivo di tutte le caratteristiche principali. Ogni segno successivo (ad esempio un 4) deriva da ciascuno dei segni precedenti (ad esempio un 3). In questi casi diventa probabile che si formino le serie A, B, C, D, E, E serie filogenetiche, cioè un numero di antenati e i loro discendenti. Questa è la serie da eohippus a cavallo e alcune altre.

Supponiamo ora di avere a che fare con i seguenti dati,

cioè enunciamo un numero di forme che si sostituiscono successivamente nel tempo, e secondo uno dei segni (b) otteniamo un'immagine dello sviluppo sequenziale da b 1 a b 5. Tuttavia la nostra serie non è una serie filogenetica, poiché, ad esempio, rispetto ai caratteri aeb non osserviamo una specializzazione coerente. Ad esempio, la specie A ha formula A (a 1, b 1, b 1), ma la specie B chiaramente non è la sua discendente diretta, poiché ha formula B (a 4, b 2, b 2), ecc. Ovviamente, qui si tratta di “frammenti” successivi di un albero filogenetico, di cui molti rami non sono stati ritrovati. Pertanto la serie A, B, C, D, D, E è in realtà uguale a A, B 1, C 2, D 3, D 1. Questa serie è chiamata a gradini. Per spiegare le differenze tra questa e la serie filogenetica, utilizzeremo un'immagine che mostra l'evoluzione del cavallo. Qui le seguenti serie saranno filogenetiche: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, horse. Ad esempio, le seguenti serie di forme sarebbero a gradini: hyracotherium, epihippus, myohippus, anchytherium, hipparion, hippidium, horse. Tutti questi non sono antenati e discendenti, ma rami laterali successivi ma sparsi dell'albero filogenetico.

Come puoi vedere, la serie a gradini è di grande importanza lavorativa, poiché, sulla base di essa, si potrebbe concludere che il cavallo discende da un antenato polidattilo.

Infine, potresti incontrare intervallo adattativo, mostrando lo sviluppo di eventuali adattamenti. Tale serie può far parte di una serie filogenetica, ad esempio l'adattamento della gamba di un cavallo alla corsa, ma spesso non è così, e una serie adattativa può essere costituita anche a scapito di forme moderne che non si formano una serie filogenetica. Come vediamo, un paleontologo deve affrontare grandi difficoltà. Il suo materiale è frammentario e incompleto.

Una certa compensazione per l’incompletezza dei dati paleontologici, tuttavia, è la possibilità di estendere i dati ambientali alla paleontologia. Una certa forma di organo (la struttura della gamba, la struttura dell'apparato dentale, ecc.) consente di trarre conclusioni sullo stile di vita e persino sulla composizione del cibo degli animali estinti. Ciò dà origine alla possibilità di ricostruire le loro relazioni ecologiche. Il campo di conoscenza corrispondente, stabilito nelle opere di V. O. Kovalevsky, era chiamato paleobiologia (Abel, 1912). Ciò compensa la frammentazione delle idee del paleontologo sugli animali estinti. Per quanto riguarda le forme prive di scheletro, la paleontologia fornisce solo materiale trascurabile sulla filogenetica, e in questi casi viene prima la morfologia comparata con il suo metodo di studio comparativo delle strutture omologhe delle forme adulte ed embrionali della modernità geologica. La mancanza di dati paleontologici rende molto più difficile trarre inferenze filogenetiche. Pertanto, le nostre costruzioni filogenetiche sono più affidabili in relazione a quelle forme per le quali è noto materiale paleontologico.

Tuttavia, anche in assenza di dati paleontologici, il ricercatore non rimane disarmato. In questo caso utilizza un altro metodo, ovvero lo studio delle fasi dello sviluppo ontogenetico.

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1. Quali fatti possono indicare una connessione tra piante e animali estinti e moderni?

Risposta. Secondo la teoria sintetica dell'evoluzione, il processo evolutivo che avviene in natura è diviso in due fasi: microevoluzione e macroevoluzione.

La macroevoluzione coinvolge processi che portano all’emergere di unità sistematiche più grandi di una specie. Studiando la macroevoluzione, la scienza naturale moderna ha accumulato una serie di fatti scientifici che dimostrano l'evoluzione del mondo organico. Qualsiasi fatto scientifico che dimostri almeno uno dei seguenti punti può essere considerato prova dell'evoluzione.

Unità dell'origine della vita (presenza di caratteristiche comuni in tutti gli organismi viventi).

Relazioni tra organismi moderni ed estinti o tra organismi in un grande gruppo sistematico (presenza di caratteristiche comuni negli organismi moderni ed estinti o in tutti gli organismi in un gruppo sistematico).

L'azione delle forze motrici dell'evoluzione (fatti che confermano l'azione della selezione naturale).

Le prove dell'evoluzione ottenute e accumulate nell'ambito di una particolare scienza costituiscono un gruppo di prove e prendono il nome da questa scienza.

La paleontologia è la scienza dei resti fossili di organismi estinti. Il fondatore della paleontologia evolutiva è considerato lo scienziato russo V. O. Kovalevskij. Le prove dell'evoluzione includono forme fossili di transizione e serie filogenetiche di specie moderne.

Le forme transitorie fossili sono organismi estinti che combinano le caratteristiche di gruppi più antichi ed evolutivamente più giovani. Permettono di identificare i legami familiari che dimostrano lo sviluppo storico della vita. Tali forme sono stabilite sia tra gli animali che tra le piante. La forma di transizione dai pesci con pinne lobate agli antichi anfibi - gli stegocefali - è Ichthyostega. La connessione evolutiva tra rettili e uccelli può essere stabilita dal primo uccello (Archaeopteryx). Il collegamento tra rettili e mammiferi è la lucertola del gruppo dei terapsidi. Tra le piante, la forma di transizione dalle alghe alle spore superiori sono le psilofite (le prime piante terrestri). L'origine delle gimnosperme dalle pteridofite è dimostrata dalle felci da seme e l'origine delle angiosperme dalle gimnosperme dalle cicadee.

Serie filogenetiche (dal greco phylon - genere, tribù, genesi - origine) - sequenze di forme fossili, che riflettono lo sviluppo storico delle specie moderne (filogenesi). Attualmente tali serie sono note non solo per i vertebrati, ma anche per alcuni gruppi di animali invertebrati. Il paleontologo russo V. O. Kovalevskij restaurò la serie filogenetica del cavallo moderno

2. Quali tipi di piante e animali antichi conosci?

Risposta. Esattamente 75 anni fa, al largo delle coste dell'Africa meridionale, fu scoperto il pesce più antico del mondo: il celacanto, che esisteva sulla Terra centinaia di milioni di anni fa. In onore di questo evento, ti invitiamo a conoscere lei e altri antichi animali e piante che popolano oggi il nostro pianeta.

In precedenza si credeva che questi pesci si fossero estinti nel tardo Cretaceo (100,5 - 66 milioni di anni fa), ma nel dicembre 1938, la curatrice dell'East London Museum (Sudafrica) Marjorie Courtney-Latimer scoprì un pesce con scaglie dure e pinne insolite nella cattura dei pescatori locali. Successivamente si è scoperto che questo pesce viveva centinaia di milioni di anni fa ed è un fossile vivente.

Poiché questo celacanto fu scoperto nel fiume Chalumna, fu chiamato Latimeria chalumnae. E nel settembre 1997, nelle acque vicino alla città di Manado, situata sulla costa settentrionale dell'isola di Sulawesi, gli scienziati hanno notato la seconda specie di questi pesci: Latimeria menadoensis. Secondo studi genetici, queste specie si separarono 30-40 milioni di anni fa, ma le differenze tra loro sono piccole.

2. Ginkgo biloba.

In natura, questa pianta cresce solo nella Cina orientale. Tuttavia, 200 milioni di anni fa era distribuito in tutto il pianeta, soprattutto nell’emisfero settentrionale, in zone dal clima temperato e con elevata umidità. Nella Siberia del Giurassico e del Cretaceo inferiore c'erano così tante piante della classe del Ginkgo che i loro resti si trovano nella maggior parte dei depositi di quei periodi. Secondo i ricercatori, nell'autunno di quel periodo la terra era letteralmente ricoperta di foglie di ginkgo, come un tappeto.

3. Il piccolo cervo, o kanchil, non è solo il più piccolo (la sua altezza al garrese non supera i 25 centimetri e il suo peso massimo è di circa 2,5 chilogrammi), ma anche la specie più antica di artiodattili sulla Terra. Questi animali esistevano 50 milioni di anni fa, proprio quando cominciarono a formarsi ordini di antichi ungulati. Da quel momento, il kanchila è rimasto pressoché immutato e somiglia ai suoi antichi antenati più di altre specie.

4. Crostacei del Mississippi.

Un pesce simile all'alligatore, il mollusco del Mississippi è uno dei pesci più antichi che vivono oggi sulla Terra. Nell'era mesozoica, i suoi antenati abitavano molti specchi d'acqua. Oggi i crostacei del Mississippi vivono nella valle inferiore del fiume Mississippi, così come in alcuni laghi d'acqua dolce degli Stati Uniti.

Questi piccoli crostacei d'acqua dolce sono considerati le creature più antiche che vivono oggi sulla Terra. I rappresentanti di questa specie non sono cambiati quasi dal periodo Triassico. A quel tempo erano appena comparsi i dinosauri. Oggi questi animali vivono in quasi tutti i continenti tranne l'Antartide. Tuttavia, la specie Triops cancriformis è più comune in Eurasia.

6. Metasequoia glyptostroboides.

Queste conifere erano diffuse in tutto l'emisfero settentrionale dal Cretaceo al Neogene. Tuttavia, oggi la metasequoia può essere vista allo stato selvatico solo nella Cina centrale, nelle province di Hubei e Sichuan.

7. Squalo Goblin.

Il genere Mitsukurina, a cui appartiene questa specie di squalo, è diventato noto per la prima volta attraverso fossili risalenti all'Eocene medio (circa 49-37 milioni di anni fa). L'unica specie vivente di questo genere, lo squalo goblin, che vive negli oceani Atlantico e Indiano, ha conservato alcune caratteristiche primitive dei suoi antichi parenti ed è oggi un fossile vivente.

Domande dopo il § 61

1. Cos'è la macroevoluzione? Cosa hanno in comune la macroevoluzione e la microevoluzione?

Risposta. La macroevoluzione è un'evoluzione sopraspecifica, in contrasto con la microevoluzione, che avviene all'interno di una specie, all'interno delle sue popolazioni. Tuttavia, non ci sono differenze fondamentali tra questi processi, poiché i processi macroevolutivi si basano su quelli microevolutivi. Nella macroevoluzione operano gli stessi fattori: la lotta per l'esistenza, la selezione naturale e l'estinzione associata. La macroevoluzione, come la microevoluzione, è di natura divergente.

La macroevoluzione si verifica in periodi di tempo storicamente vasti, quindi è inaccessibile allo studio diretto. Nonostante ciò, la scienza dispone di numerose prove che indicano la realtà dei processi macroevolutivi.

2. Quali prove della macroevoluzione ci forniscono i dati paleontologici? Fornisci esempi di forme transitorie.

Risposta. La paleontologia studia i resti fossili di organismi estinti e determina le loro somiglianze e differenze con gli organismi moderni. I dati paleontologici ci consentono di conoscere la flora e la fauna del passato, ricostruire l'aspetto di organismi estinti e scoprire connessioni tra rappresentanti antichi e moderni di flora e fauna.

Una prova convincente dei cambiamenti avvenuti nel mondo organico nel corso del tempo è fornita dal confronto di resti fossili provenienti da strati terrestri di diverse ere geologiche. Permette di stabilire la sequenza di origine e sviluppo di diversi gruppi di organismi. Ad esempio, negli strati più antichi si trovano resti di rappresentanti di specie di animali invertebrati e negli strati successivi si trovano resti di cordati. Anche gli strati geologici più giovani contengono resti di animali e piante appartenenti a specie simili a quelle moderne.

I dati paleontologici forniscono molto materiale sulle successive connessioni tra i vari gruppi sistematici. In alcuni casi è stato possibile stabilire forme transitorie tra gruppi di organismi antichi e moderni, in altri è stato possibile ricostruire serie filogenetiche, cioè serie di specie che si sostituiscono successivamente.

Un gruppo di rettili dai denti selvatici è stato trovato sulle rive della Dvina settentrionale. Hanno combinato le caratteristiche dei mammiferi e dei rettili. I rettili dai denti animali sono simili ai mammiferi nella struttura del cranio, della colonna vertebrale e degli arti, nonché nella divisione dei denti in canini, incisivi e molari.

La scoperta dell'Archaeopteryx è di grande interesse dal punto di vista evolutivo. Questo animale delle dimensioni di un piccione aveva le caratteristiche di un uccello, ma conservava anche le caratteristiche dei rettili. Segni di uccelli: arti posteriori con tarso, presenza di piume, aspetto generale. Segni di rettili: una lunga fila di vertebre caudali, costole addominali e presenza di denti. L'Archaeopteryx non potrebbe essere un buon volatore, poiché il suo sterno (senza chiglia), i muscoli pettorali e quelli delle ali sono poco sviluppati. La colonna vertebrale e le costole non erano un sistema scheletrico rigido stabile durante il volo, come negli uccelli moderni. L'Archaeopteryx può essere considerato una forma di transizione tra rettili e uccelli. Le forme di transizione combinano simultaneamente le caratteristiche sia dei gruppi antichi che di quelli più evolutivamente più giovani. Un altro esempio è l'ittiostega, una forma di transizione tra i pesci d'acqua dolce con pinne lobate e gli anfibi.

3. Qual è il significato della ricostruzione delle serie filogenetiche?

Risposta. Serie filogenetiche. Per un certo numero di gruppi di animali e piante, i paleontologi sono stati in grado di ricreare una serie continua di forme dall'antico al moderno, riflettendo i loro cambiamenti evolutivi. Lo zoologo russo V. O. Kovalevsky (1842–1883) ha ricreato la serie filogenetica dei cavalli. Nei cavalli, quando passavano alla corsa veloce e lunga, il numero di dita sui loro arti diminuiva e allo stesso tempo aumentava la dimensione dell'animale. Questi cambiamenti furono una conseguenza dei cambiamenti nello stile di vita del cavallo, che passò all'alimentazione esclusivamente di vegetazione, alla ricerca della quale era necessario percorrere lunghe distanze. Si ritiene che tutte queste trasformazioni evolutive abbiano richiesto 60-70 milioni di anni.

Lo studio delle serie filogenetiche costruite sulla base di dati provenienti dalla paleontologia, dall'anatomia comparata e dall'embriologia è importante per l'ulteriore sviluppo della teoria generale dell'evoluzione, la costruzione di un sistema naturale di organismi e la ricostruzione del quadro dell'evoluzione dei uno specifico gruppo sistematico di organismi. Attualmente, per costruire serie filogenetiche, gli scienziati utilizzano sempre più dati provenienti da scienze come la genetica, la biochimica, la biologia molecolare, la biogeografia, l'etologia, ecc.

Domanda 1. Qual è la differenza tra macroevoluzione e microevoluzione?
Microevoluzione- evoluzione all'interno di una specie; avviene sulla base della variabilità mutazionale sotto il controllo della selezione naturale. Pertanto, la microevoluzione è lo stadio iniziale del processo evolutivo, può verificarsi in periodi di tempo relativamente brevi e può essere osservata e studiata direttamente. Come risultato della variabilità ereditaria (mutazionale), si verificano cambiamenti casuali nel genotipo. Le mutazioni sono molto spesso recessive e, inoltre, raramente sono benefiche per la specie. Tuttavia, se a seguito di una mutazione si verificano cambiamenti benefici per un individuo, allora riceve alcuni vantaggi rispetto ad altri individui della popolazione: riceve più cibo o diventa più resistente all'influenza di batteri e virus patogeni, ecc. Ad esempio, lo sviluppo di un collo lungo ha permesso agli antenati della giraffa di nutrirsi delle foglie degli alberi ad alto fusto, che fornivano loro più cibo rispetto agli individui della popolazione con il collo corto.
Macroevoluzione- evoluzione a livello sopraspecifico; porta alla formazione di grandi taxa (dai generi ai phyla e ai regni della natura). La macroevoluzione del mondo organico è il processo di formazione di grandi unità sistematiche: dalle specie - nuovi generi, dai generi - nuove famiglie, ecc. I processi di macroevoluzione richiedono enormi periodi di tempo, quindi è impossibile studiarli direttamente. Tuttavia, la macroevoluzione è guidata dalle stesse forze motrici della microevoluzione: variazione genetica, selezione naturale e disgiunzione riproduttiva. Proprio come la microevoluzione, la macroevoluzione ha un carattere divergente.

Domanda 2. Quali processi sono le forze trainanti della macroevoluzione? Fornire esempi di cambiamenti macroevolutivi.
La macroevoluzione si basa sulle stesse forze motrici della microevoluzione: variazione ereditaria, selezione naturale e disgiunzione riproduttiva. Proprio come la microevoluzione, la macroevoluzione ha un carattere divergente.
Il risultato dei processi macroevolutivi sono cambiamenti significativi nella struttura esterna e nella fisiologia degli organismi, come, ad esempio, la formazione di un sistema circolatorio chiuso negli animali o la comparsa di stomi e cellule epiteliali nelle piante. Acquisizioni evolutive fondamentali di questo tipo includono la formazione di infiorescenze o la trasformazione degli arti anteriori dei rettili in ali e molte altre.
Domanda 3. Quali fatti sono alla base dello studio e delle prove della macroevoluzione?
La prova più convincente dei processi macroevolutivi proviene dai dati paleontologici. Tali prove includono i resti trovati di forme transitorie estinte, che consentono di tracciare il percorso da un gruppo di esseri viventi a un altro. Ad esempio, la scoperta di antenati del cavallo moderno con tre e cinque dita, che hanno un dito, dimostra che gli antenati del cavallo avevano cinque dita su ciascun arto. La scoperta di resti fossili di Archaeopteryx ha permesso di concludere che esistevano forme di transizione tra rettili e uccelli. Il ritrovamento di resti di felci da fiore estinte consente di risolvere la questione dell'evoluzione delle moderne angiosperme, ecc. Purtroppo lo studio delle forme fossili ci fornisce un quadro incompleto dell'evoluzione della flora e della fauna. La maggior parte dei resti sono costituiti da parti dure di organismi: ossa, conchiglie e tessuti di supporto esterni delle piante. Di grande interesse sono i fossili che conservano tracce di tane e passaggi di animali antichi, impronte di arti o interi organismi lasciate su sedimenti un tempo molli.

Domanda 4. Qual è il significato dello studio delle serie filogenetiche?
Sulla base dei reperti paleoantologici sono state costruite serie filogenetiche, cioè serie di specie che si sostituiscono successivamente nel processo di evoluzione. Lo studio delle serie filogenetiche costruite sulla base di dati provenienti dalla paleontologia, dall'anatomia comparata e dall'embriologia è importante per l'ulteriore sviluppo della teoria generale dell'evoluzione, la costruzione di un sistema naturale di organismi e la ricostruzione del quadro dell'evoluzione dei uno specifico gruppo sistematico di organismi.
Attualmente, per costruire serie filogenetiche, gli scienziati utilizzano sempre più dati provenienti da scienze come la genetica, la biochimica, la biologia molecolare, la biogeografia, l'etologia, ecc.

Questi cambiamenti fisici si sono verificati contemporaneamente a grandi cambiamenti nella densità di popolazione e nella struttura sociale. Gli esperti le definiscono “un’innovazione evolutiva, una nuova proprietà che era assente nella popolazione ancestrale e che si è sviluppata durante l’evoluzione in queste lucertole”.

Filogenesi (dal greco "phylon" - genere, tribù e "genesi"), lo sviluppo storico degli organismi, in contrasto con l'ontogenesi - lo sviluppo individuale degli organismi. La filogenesi, ovvero l'evoluzione nel passato, non può essere osservata direttamente e le ricostruzioni filogenetiche non possono essere testate sperimentalmente.

Ad esempio, nel 1844 furono trovati alcuni denti fossilizzati chiamati conodonti. Le mascelle, a differenza di tutti gli uccelli moderni, avevano denti come quelli dei rettili. La seconda difficoltà è che è tecnicamente impossibile studiare a fondo l'organizzazione anche di un organismo unicellulare. Sia i tetrapodi più primitivi che i pesci polmonati hanno polmoni e un cuore a tre camere, costituito da due atri e un ventricolo.

Ha anche formulato il "metodo del triplo parallelismo" - il metodo principale di ricostruzioni filogenetiche, che è ancora utilizzato in una forma modificata ed espansa. Di conseguenza, il sangue arterioso dei polmoni e il sangue venoso del resto del corpo si mescolano, anche se non così tanto come negli anfibi.

Parallelismi e loro significato evolutivo

Questo ramo dell'evoluzione dei vertebrati inferiori è sorto alla fine del periodo Cambriano e non è più conosciuto in forma fossile dalla fine del periodo Devoniano. Il fatto è che negli animali fossili senza mascelle le cavità branchiali, la cavità cerebrale e le pareti di molti grandi vasi sanguigni e altri organi interni erano calcificate. In questo caso, funzionano solo l'anatomia comparata e, in misura molto necessaria, l'embriologia. L'uso diffuso della tecnologia informatica ha facilitato tale analisi e i cladogrammi (dal greco "klados" - ramo) hanno cominciato ad apparire nella maggior parte delle pubblicazioni filogenetiche.

Lo studio della struttura degli acidi nucleici e di altre macromolecole è ormai diventato una delle integrazioni più importanti del metodo del triplo parallelismo. Ciò avrebbe potuto essere interpretato come un errore se nel 1983 M.F. Ivakhnenko non avesse dimostrato, utilizzando materiale paleontologico, che le tartarughe si sono evolute dagli anfibi indipendentemente da tutti gli altri rettili.

La precisazione si esprime nel fatto che le ricostruzioni diventano sempre più dettagliate. Se c'è qualcosa di sconosciuto nel mondo che ci circonda, allora il compito della scienza è studiare e spiegare questo sconosciuto, indipendentemente dal significato teorico e pratico dell'argomento di studio. Inoltre, le ricostruzioni filogenetiche sono la base su cui vengono chiariti i modelli di evoluzione.

Esistono molti altri modelli di evoluzione che sono stati scoperti attraverso studi filogenetici. I processi evolutivi sono osservati sia in condizioni naturali che in laboratorio. Il fatto dell'evoluzione a livello intraspecifico è stato dimostrato sperimentalmente e i processi di speciazione sono stati osservati direttamente in natura.

Prove di evoluzione

Tuttavia, tra le 31mila e le 32mila generazioni, in una delle popolazioni si sono verificati cambiamenti drammatici che non sono stati osservati nelle altre. 36 anni (un periodo estremamente breve per l'evoluzione) la dimensione e la forma della testa sono cambiate, la forza del morso è aumentata e si sono sviluppate nuove strutture nel tratto digestivo.

Inoltre, l'intestino della nuova popolazione contiene nematodi assenti nella popolazione originaria. In particolare, per combattere la tignola Cydia pomonella (le cui larve sono gli stessi "vermi" delle mele vermi), viene utilizzato attivamente Cydia pomonella granurovirus.

Le osservazioni delle specie moderne indicano che la speciazione avviene continuamente nelle popolazioni esistenti. Esistono molti esempi di come specie diverse possano incrociarsi in condizioni eccezionali. A seconda dell'habitat montano, le salamandre assumono forme diverse, modificando progressivamente le loro caratteristiche morfologiche ed ecologiche.

A giudicare dai reperti fossili e dalle misurazioni del tasso di mutazioni, in natura la completa incompatibilità dei genomi, che rende impossibile l’incrocio, viene raggiunta in media in 3 milioni di anni. Ciò significa che in linea di principio è possibile osservare la formazione di una nuova specie in condizioni naturali, ma si tratta di un evento raro. Allo stesso tempo, in condizioni di laboratorio, il tasso di cambiamento evolutivo può aumentare, quindi c'è motivo di sperare di vedere la speciazione negli animali da laboratorio.

La falena del melo Rhagoletis pomonella è un esempio di speciazione simpatrica osservata (cioè speciazione come risultato della divisione in nicchie ecologiche). La pratica dimostra che le classificazioni biologiche costruite sulla base di caratteristiche diverse tendono a tendere allo stesso schema gerarchico ad albero: la classificazione naturale.

Questo è proprio il risultato che ci si può aspettare con l'origine evolutiva degli animali da un antenato comune. La ramificazione dell'albero filogenetico corrisponde alla divisione delle popolazioni durante il processo di speciazione. Di norma, gli oggetti che non sono sorti durante l'evoluzione non hanno questa proprietà. Se lo desideri, puoi combinare questi oggetti in gerarchie diverse, ma non esiste un'unica gerarchia di obiettivi che sia fondamentalmente migliore di tutte le altre.

Il termine fu proposto dall'evoluzionista tedesco E. Haeckel nel 1866. Successivamente, il termine "filogenesi" ha ricevuto un'interpretazione più ampia: gli è stato assegnato il significato della storia del processo evolutivo. Possiamo parlare della filogenesi dei singoli caratteri: organi, tessuti, processi biochimici, struttura delle molecole biologiche e filogenesi dei taxa di qualsiasi rango, dalle specie ai superregni. L'obiettivo della ricerca filogenetica è ricostruire l'origine e le successive trasformazioni evolutive delle strutture e dei taxa studiati.

I dati paleontologici, come già accennato, introducono in queste ricostruzioni una scala temporale e la integrano con forme estinte, cioè rendono le serie più dettagliate e quindi più attendibili.

Una delle più conosciute e meglio studiate è la serie filogenetica dei moderni ungulati con un solo dito. Molteplici reperti paleontologici e forme transitorie identificate creano una base di prove scientifiche per questa serie. La serie filogenetica del cavallo, descritta dal biologo russo Vladimir Onufrievich Kovalevskij nel 1873, rimane ancora oggi un'“icona” della paleontologia evoluzionistica.

Evoluzione attraverso i secoli

Nell'evoluzione, le serie filogenetiche sono forme transitorie successive che hanno portato alla formazione delle specie moderne. In base al numero dei collegamenti la serie può essere completa o parziale, ma la presenza di forme transitorie successive è prerequisito per la loro descrizione.

La serie filogenetica del cavallo è considerata prova dell'evoluzione proprio per la presenza di tali forme sequenziali che si sostituiscono a vicenda. La molteplicità dei reperti paleontologici gli conferisce un alto grado di affidabilità.

Esempi di serie filogenetiche

La fila di cavalli non è l'unico tra gli esempi descritti. La serie filogenetica delle balene e degli uccelli è stata ben studiata e ha un alto grado di affidabilità. E controversa negli ambienti scientifici e più utilizzata in varie insinuazioni populiste è la serie filogenetica degli scimpanzé e degli esseri umani moderni. Le controversie sui collegamenti intermedi mancanti continuano nella comunità scientifica. Ma non importa quanti punti di vista esistano, l'importanza delle serie filogenetiche come prova dell'adattabilità evolutiva degli organismi alle mutevoli condizioni ambientali rimane indiscutibile.

La connessione tra l'evoluzione dei cavalli e l'ambiente

Numerosi studi condotti da paleontologi hanno confermato la teoria di O. V. Kovalevskij sulla stretta relazione tra i cambiamenti nello scheletro degli antenati dei cavalli e i cambiamenti nell'ambiente. Il cambiamento climatico portò ad una diminuzione delle aree forestali e gli antenati dei moderni ungulati con un solo dito si adattarono alle condizioni di vita nelle steppe. La necessità di movimenti rapidi provocò modifiche nella struttura e nel numero delle dita degli arti, cambiamenti nello scheletro e nei denti.

Il primo anello della catena

All'inizio dell'Eocene, più di 65 milioni di anni fa, visse il primo antenato del cavallo moderno. Questo è un "cavallo basso" o Eohippus, che aveva le dimensioni di un cane (fino a 30 cm), poggiava su tutto il piede dell'arto, che aveva quattro dita (anteriori) e tre (posteriori) con piccoli zoccoli. L'Eohippus si nutriva di germogli e foglie e aveva denti tubercolati. Colore marrone e pelo radi su una coda mobile: questo è il lontano antenato dei cavalli e delle zebre sulla Terra.

Intermedi

Circa 25 milioni di anni fa, il clima del pianeta cambiò e le distese di steppa iniziarono a sostituire le foreste. Nel Miocene (20 milioni di anni fa) apparvero mesohippus e parahippus, più simili ai cavalli moderni. E il primo antenato erbivoro nella serie filogenetica del cavallo è considerato Merikhippus e Pliohippus, entrati nell'arena della vita 2 milioni di anni fa. Hipparion: l'ultimo anello a tre dita

Questo antenato visse nel Miocene e nel Pliocene nelle pianure del Nord America, Asia e Africa. Questo cavallo tridattilo, simile a una gazzella, non aveva ancora zoccoli, ma poteva correre veloce, mangiare erba ed era lei a occupare vasti territori.

Cavallo con un dito - pliohyppus

Questi rappresentanti con un dito compaiono 5 milioni di anni fa negli stessi territori degli ipparioni. Le condizioni ambientali stanno cambiando: stanno diventando ancora più secche e le steppe si stanno espandendo in modo significativo. È qui che l'uso di un solo dito si è rivelato un segno più importante per la sopravvivenza. Questi cavalli erano alti fino a 1,2 metri al garrese, avevano 19 paia di costole e forti muscoli delle gambe. I loro denti acquisiscono lunghe corone e pieghe di smalto con uno strato di cemento sviluppato.

Cavallo lo sappiamo

Il cavallo moderno, come stadio finale della serie filogenetica, apparve alla fine del Neogene, e alla fine dell'ultima era glaciale (circa 10mila anni fa), milioni di cavalli selvaggi pascolavano già in Europa e in Asia. Sebbene gli sforzi dei cacciatori primitivi e la riduzione dei pascoli abbiano reso il cavallo selvatico una rarità già 4mila anni fa. Ma due delle sue sottospecie - il tarpan in Russia e il cavallo di Przewalski in Mongolia - riuscirono a durare molto più a lungo di tutte le altre.

Cavalli selvaggi

Oggi non sono praticamente rimasti veri cavalli selvaggi. Il tarpan russo è considerato una specie estinta e il cavallo di Przewalski non si trova in condizioni naturali. Le mandrie di cavalli che pascolano liberamente sono forme selvagge addomesticate. Sebbene questi cavalli ritornino rapidamente alla vita selvaggia, differiscono comunque dai cavalli veramente selvaggi.

Hanno lunghe criniere e code e sono di diversi colori. Esclusivamente i cavalli e i teloni da topo di Dun Przewalski hanno frangia, criniera e coda rifinite.

Nell'America centrale e settentrionale, i cavalli selvaggi furono completamente sterminati dagli indiani e apparvero lì solo dopo l'arrivo degli europei nel XV secolo. I feroci discendenti dei cavalli dei conquistadores diedero origine a numerose mandrie di mustang, il cui numero oggi è controllato mediante fucilazione.

Oltre ai mustang, nel Nord America ci sono due specie di pony insulari selvaggi: sulle isole Assateague e Sable. Mandrie semiselvatiche di cavalli Camargue si trovano nel sud della Francia. Alcuni pony selvatici si possono trovare anche nelle montagne e nelle brughiere della Gran Bretagna.

I nostri cavalli preferiti

L'uomo ha domato il cavallo e ha allevato più di 300 delle sue razze. Dai pesi massimi ai pony in miniatura e agli splendidi cavalli da corsa. In Russia vengono allevate circa 50 razze di cavalli. Il più famoso di loro è lo zampone di Oryol. Cappotto esclusivamente bianco, trotto eccellente e agilità: queste qualità erano così apprezzate dal conte Orlov, considerato il fondatore di questa razza.