Kāda ir filoģenētisko pētījumu nozīme? Filoģenētiskās izpētes metodes

Filoģenētiskās izpētes metodes ir organiski saistītas ar evolūcijas faktu izpētes metodēm. Līdz šim morfoloģiskā metode ir jāuzskata par galveno filoģenētiskās izpētes metodi, jo organisma formas transformācijas joprojām ir acīmredzamākais fakts un ļauj ar lielu panākumu izsekot sugu transformācijas parādībām.

No tā, protams, neizriet, ka filoģenētiskajiem pētījumiem nav piemērojamas citas metodes - fizioloģiskas, ekoloģiskās, ģenētiskās utt.. Organisma forma un funkcija ir nesaraujami saistītas. Jebkurš organisms veidojas specifisku vides faktoru ietekmē, tas ar to mijiedarbojas, ir noteiktās attiecībās ar citiem organismiem. Taču organisma forma, tā uzbūve vienmēr paliek jūtīgs visu šo saistību rādītājs un kalpo par vadmotīvu filoģenētisko jautājumu pētniekam. Morfoloģiskā pētījuma metode ieņem vadošo vietu filoģenēzes izpētē, un tās secinājumi parasti ir apstiprinājušies, pārbaudot tos ar citām metodēm. Morfoloģiskās metodes lielā priekšrocība ir tās kombinācijas pieejamība ar salīdzinošo pētījumu metodi, bez kuras nav iespējams atklāt pašu dzīvo sistēmu transformācijas faktu. Morfoloģiskās metodes derīgumu ievērojami palielina fakts, ka tā būtībā ir dziļi paškritiska, jo to var pielietot dažādos virzienos.

Ja mūsu rīcībā ir liels paleontoloģiskais materiāls (piemēram, zirga evolūcija), salīdzinošo morfoloģisko metodi varam pielietot secīgām priekšteču un pēcteču sērijām un tādējādi noteikt dotās grupas evolūcijas virzienus un metodes. Attēls sniedz priekšstatu par salīdzinošās morfoloģiskās metodes būtību, ko piemēro zirga senčiem. Secīgā sānu pirkstu samazināšana un vidējā (III) pirksta attīstība parāda "zirgu sērijas" evolūcijas attīstības virzienu.

Džerboa ekstremitāšu salīdzinājums ar samazinātu pirkstu skaitu un pieaugošu specializāciju. 1 - mazais jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - augstienes Dipus sagitta. I-V - pirksti no pirmā līdz piektajam (pēc Vinogradova teiktā)

Turklāt paleontoloģiskie dati saskan ar mūsdienu formu salīdzinošajiem anatomiskajiem pētījumiem. Attēlā ir salīdzinātas trīs formu ekstremitātes ar pirkstu skaita samazināšanos. Lai gan šī nav filoģenētiska sērija, tomēr rodas ideja, ka visas trīs ekstremitātes ir līdzīgu procesu izpausmes rezultāts, kas sasnieguši dažādus attīstības posmus. Tāpēc salīdzinošā morfoloģiskā metode un attiecībā uz mūsdienu formām neatkarīgi no paleontoloģijas ļauj pieņemt, ka, piemēram, viena pirksta pēda ir attīstījusies no polidaktila. Ja šiem secinājumiem pievieno salīdzinošās embrioloģijas faktus, kas parāda, ka, piemēram, zirga embrijam sānu pirksti ir nolikti, un pēc tam tie pakāpeniski tiek samazināti, tad mūsu secinājums par vienpirksta zirga izcelsmi no plkst. polidaktila priekštecis kļūst vēl ticamāks.

Šo datu sakritība liecina, ka paleontoloģijas fakti, pieaugušo formu salīdzinošā anatomija un salīdzinošā embrioloģija savstarpēji kontrolē un papildina viens otru, kopumā veidojot Hekela (1899) piedāvāto sintētisku trīskāršu filoģenētisko pētījumu metodi, kas nav zaudējusi savu. nozīme arī tagad. Pieņemts, ka paleontoloģijas, salīdzinošās anatomijas un embrioloģijas datu sakritība zināmā mērā kalpo kā pierādījums filoģenētisko konstrukciju pareizībai.

Šie ir visvispārīgākie filoģenētisko pētījumu principi.

Tagad apskatīsim īsi aprakstītos filoģenētisko pētījumu vienotās metodes elementus.

Paleontoloģiskie pierādījumi ir pārliecinošākie. Taču tiem ir liels defekts, proti, paleontologs nodarbojas tikai ar morfoloģiskām pazīmēm un turklāt nepilnīgām. Organisms kopumā ir ārpus paleontoloģiskās izpētes. Ņemot to vērā, paleontologam ir īpaši svarīgi ņemt vērā visas viņam pieejamās dzīvnieku pazīmes, ar kuru atliekām viņam ir darīšana. Pretējā gadījumā viņa filoģenētiskie secinājumi var būt kļūdaini.

Pieņemsim, ka formas A, B, C, D, E, E viena otru aizstāj secīgos ģeoloģiskajos horizontos un paleontologam ir iespēja novērot noteiktu to pazīmju summu - a, b, c utt. tālāk pieņemsim, ka formā A ir pazīmes a 1, b 1, c 1, un formās B, C, D, ... šīs zīmes tiek mainītas (attiecīgi a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, c 3 ..., it. d .). Tad ar laiku iegūstam tādu datu sēriju

Šī tablete atbilst, piemēram, zirgu dzimtas senču "sērijai", kur no eopipu līdz zirgam mums ir secīgas izmaiņas vairāku rakstzīmju attīstībā. Tabulā parādīta visu vadošo funkciju secīgā attīstība. Katra nākamā iezīme (piemēram, 4) tiek atvasināta no katras iepriekšējās (piemēram, 3). Šādos gadījumos kļūst iespējams, ka veidojas sērijas A, B, C, D, E, E filoģenētiskā sērija, t.i., senču un viņu pēcteču virkne. Tāda ir sērija no Eogippus līdz zirgam un daži citi.

Pieņemsim, ka tagad mēs strādājam ar šādiem datiem,

i., mēs nosakām vairākas formas, kas secīgi nomaina viena otru laikā, un saskaņā ar vienu no pazīmēm (b) iegūstam secīgas attīstības priekšstatu no b 1 līdz b 5. Tomēr mūsu sērija nav filoģenētiska sērija, jo, piemēram, attiecībā uz rakstzīmēm a un b mēs neievērojam konsekventu specializāciju. Piemēram, tipam A ir formula A (a 1, b 1, b 1), bet tips B acīmredzami nav tā tiešais pēcnācējs, jo tam ir formula B (a 4, b 2, b 2) utt. Acīmredzot , šeit ir darīšana ar secīgiem filoģenētiskā koka "fragmentiem", kuriem daudzi zari nav atrasti. Tāpēc sērijas A, B, C, D, D, E faktiski ir A, B 1, C 2, G 3, D 1. Šādu sēriju sauc par pakāpienu. Lai noskaidrotu atšķirības starp to un filoģenētisko sēriju, mēs izmantosim attēlu, kas parāda zirga evolūciju. Šeit filoģenētiskas būs šādas sērijas: eogippus, orogippus, mesogippus, paragippus, merigippus, pliogippus, plesippus, zirgs. Piemēram, šādas formu sērijas būtu pakāpeniskas: hirakotērijs, epigippus, miohippus, anhitērijs, hipparions, hippidium, zirgs. Tie visi nav senči un pēcnācēji, bet gan secīgi, bet izkaisīti filoģenētiskā koka sānu zari.

Kā redzat, pakāpeniskajai rindai ir liela darba nozīme, jo, pamatojoties uz to, varētu secināt, ka zirgs ir cēlies no polidaktila priekšteča.

Visbeidzot, jūs varat saskarties adaptīvais diapazons, kas parāda jebkuras adaptācijas attīstību. Šāda sērija var būt daļa no filoģenētiskās sērijas, piemēram, zirga pēdas pielāgošana skriešanai, taču bieži vien tas tā nav, un adaptīvo sēriju var sastādīt pat uz mūsdienu formu rēķina, kas neveido filoģenētiskās sērijas vispār. Kā redzat, paleontologam ir jāsaskaras ar lielām grūtībām. Viņa materiāls ir fragmentārs, nevis pilnīgs.

Tomēr zināma kompensācija par paleontoloģisko datu nepilnību ir iespēja ekoloģiskos datus attiecināt arī uz paleontoloģiju. Noteikta orgāna forma (kājas uzbūve, zobu aparāta uzbūve u.c.) ļauj izdarīt secinājumus par izmirušo dzīvnieku dzīvesveidu un pat par barības sastāvu. Tas rada iespēju rekonstruēt to ekoloģiskās attiecības. Atbilstošo zināšanu jomu, kas noteikta V. O. Kovaļevska darbos, sauca par paleobioloģiju (Ābels, 1912). Tas kompensē paleontologa ideju fragmentāro raksturu par izmirušiem dzīvniekiem. Attiecībā uz formām, kurām nav skeleta, paleontoloģija sniedz tikai nenozīmīgu filoģenētikas materiālu, un šajos gadījumos salīdzinošā morfoloģija ir pirmajā vietā ar savu ģeoloģiskās modernitātes pieaugušo un embrionālo formu homologo struktūru salīdzinošās izpētes metodi. Paleontoloģisko datu trūkums padara filoģenētisko secinājumu izdarīšanu daudz grūtāku. Tāpēc mūsu filoģenētiskās konstrukcijas ir visuzticamākās tām formām, kurām ir zināms paleontoloģiskais materiāls.

Neskatoties uz to, pētnieks nepaliek neapbruņots pat tad, ja nav paleontoloģisko datu. Šajā gadījumā viņš izmanto citu metodi, proti, ontoģenētiskās attīstības posmu izpēti.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

1. Kādi fakti var liecināt par saikni starp izmirušiem un mūsdienu augiem un dzīvniekiem?

Atbilde. Saskaņā ar sintētisko evolūcijas teoriju dabā notiekošais evolūcijas process ir sadalīts divos posmos: mikroevolūcijā un makroevolūcijā.

Makroevolūcija ietver procesus, kuru rezultātā parādās sistemātiskas vienības, kas ir lielākas par sugu. Pētot makroevolūciju, mūsdienu dabaszinātne ir uzkrājusi vairākus zinātniskus faktus, kas pierāda organiskās pasaules evolūciju. Jebkuru zinātnisku faktu, kas pierāda vismaz vienu no tālāk minētajiem apgalvojumiem, var uzskatīt par evolūcijas pierādījumu.

Dzīvības izcelsmes vienotība (kopīgu pazīmju klātbūtne visos dzīvajos organismos).

Attiecības starp mūsdienu un izmirušiem organismiem vai starp organismiem lielā sistemātiskā grupā (kopīgu pazīmju klātbūtne mūsdienu un izmirušajos organismos vai visos sistemātiskās grupas organismiem).

Evolūcijas virzītājspēku darbība (fakti, kas apstiprina dabiskās atlases darbību).

Evolūcijas pierādījumi, kas iegūti un uzkrāti noteiktas zinātnes ietvaros, veido vienu pierādījumu grupu un tiek saukti šīs zinātnes vārdā.

Paleontoloģija ir zinātne par izmirušu organismu fosilajām atliekām. Krievu zinātnieks V. O. Kovaļevskis tiek uzskatīts par evolūcijas paleontoloģijas pamatlicēju. Pierādījumi par evolūciju ietver fosilās pārejas formas un mūsdienu sugu filoģenētiskās sērijas.

Fosilās pārejas formas ir izmiruši organismi, kas apvieno vecāku un evolucionāli jaunāku grupu iezīmes. Tie ļauj atklāt ģimenes saites, kas apliecina dzīves vēsturisko attīstību. Šādas formas ir izveidotas gan starp dzīvniekiem, gan starp augiem. Pārejas forma no daivu spuru zivīm uz senajiem abiniekiem - stegocefāliem - ir ihtiostega. Rāpuļu un putnu evolucionāro saikni var noteikt pirmais putns (Archeopteryx). Saikne starp rāpuļiem un zīdītājiem ir dzīvnieku ķirzaka no terapsīdu grupas. Starp augiem pārejas forma no aļģēm uz augstākām sporām ir psilofīti (pirmie sauszemes augi). Gimnosēkļu izcelsmi no papardes pierāda sēklu papardes, bet segsēklu no papardes – cikādes.

Filoģenētiskā (no grieķu filons — ģints, cilts, ģenēze — izcelsme) sērija — fosilo formu secības, kas atspoguļo mūsdienu sugu vēsturisko attīstību (filoģenēze). Šobrīd šādas sērijas ir zināmas ne tikai mugurkaulniekiem, bet arī dažām bezmugurkaulnieku grupām. Krievu paleontologs V. O. Kovaļevskis atjaunoja mūsdienu zirga filoģenētisko sēriju

2. Kādus seno augu un dzīvnieku veidus jūs zināt?

Atbilde. Tieši pirms 75 gadiem pie Dienvidāfrikas krastiem tika atklāta pasaulē vecākā zivs koelakants, kas uz Zemes pastāvēja pirms simtiem miljonu gadu. Par godu šim notikumam aicinām uzzināt par to un citiem seniem dzīvniekiem un augiem, kas mūsdienās apdzīvo mūsu planētu.

Iepriekš tika uzskatīts, ka šīs zivis izmira vēlajā krītā (pirms 100,5 - 66 miljoniem gadu), taču 1938. gada decembrī Austrumlondonas muzeja (Dienvidāfrika) kuratore Mārdžorija Kortnija-Latimera atklāja zivi ar cietām zvīņām un neparastu. spuras vietējo zvejnieku lomā . Pēc tam izrādījās, ka šī zivs dzīvoja pirms simtiem miljonu gadu un ir dzīva fosilija.

Tā kā šis koelakants tika atrasts Chalumna upē, tas tika nosaukts Latimeria chalumnae. Un 1997. gada septembrī ūdeņos netālu no Manado pilsētas, kas atrodas Sulavesi salas ziemeļu krastā, zinātnieki pamanīja otru šo zivju sugu - Latimeria menadoensis. Saskaņā ar ģenētiskajiem pētījumiem šīs sugas sadalījās pirms 30-40 miljoniem gadu, taču atšķirības starp tām ir nelielas.

2. Ginkgo biloba.

Savvaļā šis augs aug tikai Ķīnas austrumos. Tomēr pirms 200 miljoniem gadu tas bija izplatīts visā planētā, īpaši ziemeļu puslodē, apgabalos ar mērenu klimatu un augstu mitruma līmeni. Juras un agrīnā krīta perioda Sibīrijā bija tik daudz ginkgo šķirņu augu, ka to atliekas ir atrodamas lielākajā daļā šo periodu atradņu. Pēc pētnieku domām, tā laika rudenī zemi burtiski klāja ginkgo lapas, piemēram, paklājs.

3. Mazais briedis jeb kančils ir ne tikai mazākais (tā augstums skaustā nav lielāks par 25 centimetriem, un maksimālais svars ir aptuveni 2,5 kilogrami), bet arī vecākā artiodaktilu suga uz Zemes. Šie dzīvnieki pastāvēja pirms 50 miljoniem gadu, tieši tad, kad seno nagaiņu kārtas vēl tikai sāka veidoties. Kopš tā laika kančils nav daudz mainījies un vairāk nekā citas sugas atgādina savus senos senčus.

4. Misisipi čaula.

Aligatoram līdzīga zivs Misisipi čaula ir viena no senākajām zivīm, kas mūsdienās dzīvo uz Zemes. Mezozoja laikmetā viņas senči apdzīvoja daudzas ūdenstilpes. Mūsdienās Misisipi čaula dzīvo Misisipi upes lejteces ielejā, kā arī dažos saldūdens ezeros Amerikas Savienotajās Valstīs.

Šie mazie saldūdens vēžveidīgie tiek uzskatīti par senākajiem radījumiem, kas mūsdienās dzīvo uz Zemes. Kopš triasa perioda šīs sugas pārstāvji nav daudz mainījušies. Dinozauri tajā laikā bija tikko parādījušies. Mūsdienās šie dzīvnieki dzīvo gandrīz visos kontinentos, izņemot Antarktīdu. Tomēr Eirāzijā visizplatītākā suga Triops cancriformis.

6. Metasequoia glyptostroboid.

Šie skujkoki bija plaši izplatīti visā ziemeļu puslodē no krīta līdz neogēnam. Tomēr mūsdienās savvaļā metasekvoju var redzēt tikai Ķīnas centrālajā daļā, Hubei un Sičuaņas provincēs.

7 Goblinu haizivs

Mitsukurina ģints, kurai pieder šī haizivju suga, pirmo reizi kļuva pazīstama, pateicoties fosilijām, kas datētas ar eocēna vidusdaļu (apmēram pirms 49-37 miljoniem gadu). Vienīgā šīs ģints suga, goblinu haizivs, kas sastopama Atlantijas okeānā un Indijas okeānā, ir saglabājusi dažas savu seno radinieku primitīvās iezīmes un mūsdienās ir dzīva fosilija.

Jautājumi pēc 61.§

1. Kas ir makroevolūcija? Kas kopīgs makro un mikroevolūcijai?

Atbilde. Makroevolūcija ir supraspecifiska evolūcija, atšķirībā no mikroevolūcijas, kas notiek sugā, tās populācijās. Tomēr starp šiem procesiem nav būtisku atšķirību, jo makroevolūcijas procesi ir balstīti uz mikroevolūcijas procesiem. Makroevolūcijā darbojas tie paši faktori - cīņa par eksistenci, dabiskā atlase un ar to saistītā izmiršana. Makroevolūcija, tāpat kā mikroevolūcija, ir atšķirīga.

Makroevolūcija notiek vēsturiski grandiozos laika posmos, tāpēc tā nav pieejama tiešai izpētei. Neskatoties uz to, zinātnei ir daudz pierādījumu, kas liecina par makroevolūcijas procesu realitāti.

2. Kādus makroevolūcijas pierādījumus mums sniedz paleontoloģiskie dati? Sniedziet pārejas formu piemērus.

Atbilde. Paleontoloģija pēta izmirušu organismu fosilās atliekas un nosaka to līdzības un atšķirības ar mūsdienu organismiem. Paleontoloģiskie dati ļauj izzināt pagātnes floru un faunu, rekonstruēt izmirušo organismu izskatu, atklāt saikni starp senākajiem un modernākajiem floras un faunas pārstāvjiem.

Pārliecinošus pierādījumus par izmaiņām organiskajā pasaulē laika gaitā sniedz dažādu ģeoloģisko laikmetu zemes slāņos iegūto fosilo atlieku salīdzinājums. Tas ļauj noteikt dažādu organismu grupu rašanās un attīstības secību. Tā, piemēram, senākajos slāņos tiek atrastas bezmugurkaulnieku tipu pārstāvju mirstīgās atliekas, bet vēlākos slāņos jau atrodamas hordātu atliekas. Pat jaunākos ģeoloģiskajos slāņos ir dzīvnieku un augu atliekas, kas pieder mūsdienu sugām līdzīgām sugām.

Paleontoloģiskie dati sniedz daudz materiālu par secīgām attiecībām starp dažādām sistemātiskām grupām. Dažos gadījumos bija iespējams izveidot pārejas formas starp senākajām un modernākajām organismu grupām, citos - rekonstruēt filoģenētiskās sērijas, tas ir, sugu sērijas, kas secīgi aizstāj viena otru.

Ziemeļdvinas krastos atrasta dzīvnieku zobaino rāpuļu grupa. Tie apvienoja zīdītāju un rāpuļu īpašības. Dzīvnieku zobainie rāpuļi ir līdzīgi zīdītājiem pēc galvaskausa, mugurkaula un ekstremitāšu uzbūves, kā arī pēc zobu dalījuma ilkņos, priekšzobos un molāros.

No evolūcijas viedokļa lielu interesi rada Arheopteriksa atklāšana. Šim baloža izmēra dzīvniekam bija putna pazīmes, taču tas joprojām saglabāja rāpuļu iezīmes. Putnu pazīmes: pakaļējās ekstremitātes ar tarsu, spalvu klātbūtne, vispārējais izskats. Rāpuļu pazīmes: gara astes skriemeļu rinda, vēdera ribas un zobu klātbūtne. Arheopterikss nevarēja būt labs lidotājs, jo tam bija vāji attīstīts krūšu kauls (bez ķīļa), krūšu muskuļi un spārnu muskuļi. Mugurkauls un ribas nebija stingra skeleta sistēma, stabila lidojuma laikā, kā mūsdienu putniem. Arheopteriksu var uzskatīt par pārejas formu starp rāpuļiem un putniem. Pārejas formas vienlaikus apvieno gan seno, gan evolucionāri jauno grupu iezīmes. Vēl viens piemērs ir ichthyostegi, pārejas forma starp saldūdens daivu zivīm un abiniekiem.

3. Kāda ir filoģenētisko rindu rekonstrukcijas nozīme?

Atbilde. filoģenētiskā sērija. Vairākām dzīvnieku un augu grupām paleontologi ir spējuši atjaunot nepārtrauktu formu sēriju no seniem līdz mūsdienām, atspoguļojot to evolūcijas izmaiņas. Mājas zoologs V. O. Kovaļevskis (1842–1883) atjaunoja zirgu filoģenētisko sēriju. Zirgiem, pārejot uz ātru un ilgu skrējienu, samazinājās pirkstu skaits uz ekstremitātēm un vienlaikus palielinājās dzīvnieka izmērs. Šīs izmaiņas radās zirga dzīvesveida izmaiņu rezultātā, kas pārgāja uz barošanu tikai ar veģetāciju, kuras meklējumos bija nepieciešams ceļot lielus attālumus. Tiek uzskatīts, ka visas šīs evolucionārās pārvērtības ilga 60-70 miljonus gadu.

Filoģenētisko sēriju izpēte, kas balstīta uz paleontoloģijas, salīdzinošās anatomijas un embrioloģijas datiem, ir svarīga vispārējās evolūcijas teorijas tālākai attīstībai, dabiskas organismu sistēmas izveidei un konkrētas evolūcijas priekšstata rekonstrukcijai. sistemātiska organismu grupa. Pašlaik, lai izveidotu filoģenētiskās sērijas, zinātnieki arvien vairāk izmanto datus no tādām zinātnēm kā ģenētika, bioķīmija, molekulārā bioloģija, bioģeogrāfija, etoloģija utt.

1. jautājums. Kāda ir atšķirība starp makro- un mikroevolūciju?
mikroevolūcija- evolūcija sugas ietvaros; notiek, pamatojoties uz mutāciju mainīgumu dabiskās atlases kontrolē. Tādējādi mikroevolūcija ir evolūcijas procesa sākumposms, tā var notikt salīdzinoši īsos laika periodos, un to var tieši novērot un pētīt. Iedzimtas (mutācijas) mainīguma rezultātā notiek nejaušas genotipa izmaiņas. Mutācijas visbiežāk ir recesīvas un turklāt reti ir labvēlīgas sugai. Taču, ja mutācijas rezultātā kādam indivīdam notiek labvēlīgas izmaiņas, tad tas iegūst zināmas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem populācijas indivīdiem: saņem vairāk barības vai kļūst izturīgāks pret patogēno baktēriju un vīrusu ietekmi utt. Piemēram, gara kakla parādīšanās ļāva žirafes priekštečiem baroties ar augstu koku lapām, kas nodrošināja viņiem vairāk barības nekā populācijas indivīdiem ar īsu kaklu.
makroevolūcija- evolūcija supraspecifiskā līmenī; noved pie lielu taksonu veidošanās (no ģintīm līdz dabas tipiem un valstībām). Organiskās pasaules makroevolūcija ir lielu sistemātisku vienību veidošanās process: no sugām - jaunas ģintis, no ģintīm - jaunas ģimenes utt. Makroevolūcijas procesi prasa milzīgus laika periodus, tāpēc to tieši izpētīt nav iespējams. Tomēr makroevolūcija balstās uz tiem pašiem virzītājspēkiem kā mikroevolūcija: iedzimta variācija, dabiskā atlase un reproduktīvā atdalīšana. Tāpat kā mikroevolūcijai, arī makroevolūcijai ir atšķirīgs raksturs.

2. jautājums. Kādi procesi ir makroevolūcijas virzītājspēki? Sniedziet makroevolūcijas izmaiņu piemērus.
Makroevolūcija balstās uz tādiem pašiem virzītājspēkiem kā mikroevolūcija: iedzimta mainība, dabiskā atlase un reproduktīvā atdalīšana. Tāpat kā mikroevolūcijai, arī makroevolūcijai ir atšķirīgs raksturs.
Makroevolūcijas procesu rezultāts ir būtiskas izmaiņas organismu ārējā struktūrā un fizioloģijā, piemēram, slēgtas asinsrites sistēmas veidošanās dzīvniekiem vai stomatītu un epitēlija šūnu parādīšanās augos. Šāda veida fundamentālie evolūcijas ieguvumi ietver ziedkopu veidošanos vai rāpuļu priekškāju pārveidošanu spārnos un vairākas citas.
3. jautājums. Kādi fakti ir makroevolūcijas pētījuma un pierādījumu pamatā?
Vispārliecinošākie pierādījumi par makroevolūcijas procesiem ir iegūti no paleontoloģiskiem datiem. Šādas liecības ietver atrastās izmirušo pārejas formu atliekas, kas ļauj izsekot ceļam no vienas dzīvo būtņu grupas uz otru. Piemēram, mūsdienu zirga, kuram ir viens pirksts, trīspirkstu un piecu pirkstu priekšteču atklāšana pierāda, ka zirga senčiem katrā ekstremitātē bija pieci pirksti. Arheopteriksa fosiliju atklāšana ļāva secināt, ka starp rāpuļiem un putniem pastāv pārejas formas. Izmirušu ziedošu papardes palieku atrašana ļauj atrisināt mūsdienu segsēklu evolūcijas problēmu u.c. Diemžēl fosilo formu izpēte sniedz mums nepilnīgu priekšstatu par floras un faunas attīstību. Lielāko daļu atlieku veido cietas organismu daļas: kauli, čaumalas, augu ārējie balsta audi. Lielu interesi rada fosilijas, kurās ir saglabājušās seno dzīvnieku urvu un eju pēdas, ekstremitāšu vai veselu organismu nospiedumi, kas palikuši uz kādreiz mīkstām nogulsnēm.

4. jautājums. Kāda ir filoģenētisko sēriju izpētes nozīme?
Pamatojoties uz paleoantoloģiskajiem atradumiem, tika izveidotas filoģenētiskas sērijas, tas ir, sugu sērijas, kas evolūcijas procesā secīgi aizstāj viena otru. Filoģenētisko sēriju izpēte, kas balstīta uz paleontoloģijas, salīdzinošās anatomijas un embrioloģijas datiem, ir svarīga vispārējās evolūcijas teorijas tālākai attīstībai, dabiskas organismu sistēmas izveidei un konkrētas evolūcijas priekšstata rekonstrukcijai. sistemātiska organismu grupa.
Pašlaik, lai izveidotu filoģenētiskās sērijas, zinātnieki arvien vairāk izmanto datus no tādām zinātnēm kā ģenētika, bioķīmija, molekulārā bioloģija, bioģeogrāfija, etoloģija utt.

Šīs fiziskās izmaiņas notika vienlaikus ar lielām izmaiņām iedzīvotāju blīvumā un sociālajā struktūrā. Eksperti tos sauc par "evolūcijas inovāciju, jaunu īpašumu, kura senču populācijā nebija un kas attīstījās šo ķirzaku evolūcijas gaitā".

Filoģenēze (no grieķu "phylon" - ģints, cilts un "ģenēze"), organismu vēsturiskā attīstība, atšķirībā no ontoģenēzes - organismu individuālās attīstības. Filoģenēzi – evolūciju pagātnē – nevar tieši novērot, un filoģenētiskās rekonstrukcijas nevar pārbaudīt ar eksperimentu.

Piemēram, tālajā 1844. gadā tika atrasti daži pārakmeņojušies zobi, ko sauca par konodontiem. Uz žokļiem, atšķirībā no visiem mūsdienu putniem, bija zobi, piemēram, rāpuļiem. Otra grūtība ir tāda, ka tehniski nav iespējams pilnībā izpētīt pat vienšūnas organisma organizāciju. Gan primitīvākajiem tetrapodiem, gan plaušu zivīm ir plaušas un trīskameru sirds, kas sastāv no diviem ātrijiem un viena kambara.

Viņš arī formulēja "trīskāršā paralēlisma metodi" - galveno filoģenētisko rekonstrukciju metodi, kas joprojām tiek izmantota pārveidotā un papildinātā veidā. Rezultātā arteriālās asinis no plaušām un venozās asinis no pārējā ķermeņa tiek sajauktas, lai gan ne tik daudz kā abiniekiem.

Paralēlismi un to evolucionārā nozīme

Šis zemāko mugurkaulnieku evolūcijas virziens radās kembrija perioda beigās, un fosilajā stāvoklī tas nav zināms kopš devona perioda beigām. Fakts ir tāds, ka fosilijās bez žokļiem tika pārkaļķoti žaunu dobumi, smadzeņu dobums, daudzu lielo asinsvadu sienas un citi iekšējie orgāni. Šajā gadījumā darbojas tikai salīdzinošā anatomija un ļoti nepieciešamā mērā embrioloģija. Plašā datortehnoloģiju izmantošana ir veicinājusi šādu analīzi, un kladogrammas (no grieķu "klados" - filiāles) sāka parādīties lielākajā daļā filoģenētisko publikāciju.

Nukleīnskābju un citu makromolekulu struktūras izpēte tagad ir kļuvusi par vienu no svarīgākajiem trīskāršās paralēlisma metodes papildinājumiem. To varētu uzskatīt par kļūdu, ja 1983.gadā M.F.Ivakhņenko uz paleontoloģiskā materiāla nepierādītu, ka bruņurupuči ir cēlušies no abiniekiem neatkarīgi no visiem pārējiem rāpuļiem.

Izsmalcinātība izpaužas tajā, ka rekonstrukcijas kļūst arvien detalizētākas. Ja apkārtējā pasaulē ir kaut kas nezināms, tad zinātnes uzdevums ir izpētīt un izskaidrot šo nezināmo, neatkarīgi no mācību priekšmeta teorētiskās un praktiskās nozīmes. Turklāt filoģenētiskās rekonstrukcijas ir pamats, uz kura tiek noskaidroti evolūcijas modeļi.

Ir daudzi citi evolūcijas modeļi, kas ir atklāti filoģenētiskos pētījumos. Evolūcijas procesi tiek novēroti gan dabiskos, gan laboratorijas apstākļos. Eksperimentāli ir pierādīts evolūcijas fakts iekšsugas līmenī, un dabā tieši novēroti veidošanās procesi.

Pierādījumi evolūcijai

Kaut kur starp 31 000 un 32 000 paaudzēm, tomēr vienā no populācijām notika kardinālas izmaiņas, kas netika novērotas citās. 36 gadu vecumā (ļoti īss evolūcijas periods) mainījās galvas izmērs un forma, palielinājās koduma spēks un izveidojās jaunas gremošanas trakta struktūras.

Turklāt jaunās populācijas zarnās ir nematodes, kuru sākotnējā populācijā nebija. Jo īpaši, lai cīnītos pret menču kožu Cydia pomonella (kuras kāpuri ir paši “tārpi” tārpainajos ābolos), tiek aktīvi izmantots Cydia pomonella granurovirus (angļu) krievu valodā.

Pastāvošo sugu novērojumi liecina, ka esošajās populācijās sugu veidošanās notiek nepārtraukti. Ir daudz piemēru, kā dažādas sugas var krustoties izņēmuma apstākļos. Atkarībā no dzīvotnes ap kalniem salamandras veido dažādas formas, kas pakāpeniski maina to morfoloģiskās un ekoloģiskās īpašības.

Spriežot pēc fosilajiem ierakstiem un mutāciju ātruma mērījumiem, pilnīga genomu nesaderība, kas padara krustošanu neiespējamu, dabā tiek sasniegta vidēji 3 miljonu gadu laikā. Tas nozīmē, ka jaunas sugas veidošanās novērošana dabiskos apstākļos principā ir iespējama, taču tas ir rets gadījums. Tajā pašā laikā laboratorijas apstākļos var palielināt evolūcijas izmaiņu ātrumu, tāpēc ir pamats cerēt, ka laboratorijas dzīvniekos tiks novērota specifika.

Ābolu raibslānis Rhagoletis pomonella ir novērotās simpātiskās veidošanās piemērs (t.i., sugu veidošanās, kas rodas, sadaloties ekoloģiskās nišās). Prakse rāda, ka bioloģiskās klasifikācijas, kas veidotas, pamatojoties uz dažādām pazīmēm, tiecas uz vienu un to pašu koku veida hierarhisko shēmu - dabisko klasifikāciju.

Tieši šādu rezultātu var sagaidīt dzīvnieku evolucionārajā izcelsmē no kopīga senča. Filoģenētiskā koka zarošanās atbilst populāciju dalījumam specifikācijas procesā. Parasti objektiem, kas nav radušies evolūcijas gaitā, šīs īpašības nav. Šos objektus pēc izvēles varat apvienot dažādās hierarhijās, taču nav vienas objektīvas hierarhijas, kas būtībā būtu labāka par visām pārējām.

Šo terminu 1866. gadā ierosināja vācu evolucionists E. Hekels. Vēlāk termins "filoģenēze" saņēma plašāku interpretāciju - tam tika piešķirta evolūcijas procesa vēstures nozīme. Var runāt par atsevišķu raksturu filoģenēzi: orgāniem, audiem, bioķīmiskiem procesiem, bioloģisko molekulu uzbūvi un jebkura ranga taksonu filoģenēzi - no sugām līdz lielvalstīm. Filoģenētisko pētījumu mērķis ir pētāmo struktūru un taksonu izcelsmes un secīgo evolucionāro transformāciju rekonstrukcija.

Paleontoloģiskie dati, kā jau minēts, šajās rekonstrukcijās ievada laika skalu un papildina to ar izmirušām formām, tas ir, padara sēriju detalizētāku un līdz ar to ticamāku.

Viena no slavenākajām un visvairāk pētītajām no tām ir mūsdienu nagaiņu filoģenētiskā sērija. Vairāki paleontoloģiskie atradumi un identificētas pārejas formas veido zinātnisku pierādījumu bāzi šai sērijai. Zirgu filoģenētiskā sērija, ko 1873. gadā aprakstīja krievu biologs Vladimirs Onufrijevičs Kovaļevskis, joprojām ir evolucionārās paleontoloģijas “ikona”.

Evolūcija cauri laikiem

Evolūcijā filoģenētiskās sērijas ir pārejas formas, kas secīgi aizstāja viena otru, izraisot mūsdienu sugu veidošanos. Pēc saišu skaita sērijas var būt pilnīgas vai daļējas, tomēr secīgu pārejas formu klātbūtne ir priekšnoteikums to aprakstam.

Zirga filoģenētiskā sērija tiek saukta par evolūcijas pierādījumu tieši tāpēc, ka pastāv šādas secīgas formas, kas aizstāj viena otru. Paleontoloģisko atradumu daudzveidība nodrošina to ar augstu ticamības pakāpi.

Filoģenētisko sēriju piemēri

Aprakstīto piemēru vidū zirgu skaits nav vienīgais. Vaļu un putnu filoģenētiskā sērija ir labi pētīta, un tai ir augsta uzticamības pakāpe. Un pretrunīgi vērtēta zinātnieku aprindās un visvairāk izmantota dažādās populistiskās mājienos, ir mūsdienu šimpanžu un cilvēku filoģenētiskā sērija. Strīdi par šeit trūkstošajām starpposmēm zinātnieku aprindās nerimst. Bet neatkarīgi no tā, cik viedokļu ir, filoģenētisko sēriju nozīme kā pierādījums organismu evolucionārajai pielāgošanās spējai mainīgajiem vides apstākļiem joprojām ir neapstrīdama.

Zirgu evolūcijas saistīšana ar vidi

Vairāki paleontologu pētījumi ir apstiprinājuši O. V. Kovaļevska teoriju par ciešo saistību starp zirgu senču skeleta izmaiņām un vides izmaiņām. Mainīgais klimats izraisīja mežu platību samazināšanos, un mūsdienu viena pirksta nagaiņu senči pielāgojās dzīves apstākļiem stepēs. Nepieciešamība pēc straujām kustībām izraisīja izmaiņas ekstremitāšu pirkstu struktūrā un skaitā, izmaiņas skeletā un zobos.

Pirmais ķēdes posms

Eocēna sākumā, vairāk nekā pirms 65 miljoniem gadu, dzīvoja pirmais lielais mūsdienu zirga sencis. Šis ir “zems zirgs” jeb Eohippus, kas bija suņa lielumā (līdz 30 cm), balstījās uz visu ekstremitātes pēdu, uz kuras bija četri (priekšējie) un trīs (aizmugurējie) pirksti ar maziem nagiem. . Eohippus barojās ar dzinumiem un lapām, un tiem bija tuberkulozes zobi. Brūns krāsojums un reti apmatojums uz kustīgas astes – tāds ir tāls zirgu un zebru sencis uz Zemes.

Starpprodukti

Apmēram pirms 25 miljoniem gadu klimats uz planētas mainījās, un stepju plašumi sāka aizstāt mežus. Miocēnā (pirms 20 miljoniem gadu) parādās mezogippus un parahipus, kas jau vairāk līdzinās mūsdienu zirgiem. Un par pirmo zālēdāju priekšteci zirga filoģenētiskajā sērijā tiek uzskatīti merikippus un pliogippus, kas dzīves arēnā ienāk pirms 2 miljoniem gadu. Hipparion - pēdējā trīspirkstu saite

Šis sencis dzīvoja miocēnā un pliocēnā Ziemeļamerikas, Āzijas un Āfrikas līdzenumos. Šim trīspirkstu zirgam, kas atgādināja gazeli, vēl nebija nagi, bet viņš varēja ātri skriet, ēda zāli, un tieši viņa ieņēma plašas teritorijas.

Viena pirksta zirgs - pliogippus

Šie viena pirksta pārstāvji parādās pirms 5 miljoniem gadu tajās pašās teritorijās, kur hipparions. Vides apstākļi mainās - tie kļūst vēl sausāki, un stepes ievērojami pieaug. Šeit viens pirksts izrādījās svarīgāka izdzīvošanas zīme. Šie zirgi bija līdz 1,2 metru augstumā skaustā, tiem bija 19 pāri ribu un spēcīgi kāju muskuļi. Viņu zobi iegūst garus emaljas vainagus un krokas ar attīstītu cementa slāni.

Pazīstamais zirgs

Mūsdienu zirgs kā filoģenētiskās sērijas pēdējais posms parādījās neogēna beigās, un pēdējā ledus laikmeta beigās (apmēram pirms 10 tūkstošiem gadu) Eiropā un Āzijā jau ganījās miljoniem savvaļas zirgu. Lai gan primitīvo mednieku pūles un ganību samazināšana savvaļas zirgu padarīja par retumu jau pirms 4 tūkstošiem gadu. Bet tās divas pasugas - tarpāns Krievijā un Prževaļska zirgs Mongolijā - spēja izturēt daudz ilgāk nekā visas pārējās.

savvaļas zirgi

Mūsdienās īstu savvaļas zirgu praktiski vairs nav palicis. Krievu tarpāns tiek uzskatīts par izmirušu sugu, un Prževaļska zirgs dabā nav sastopams. Zirgu ganāmpulki, kas brīvi ganās, ir savvaļas pieradinātas formas. Šādi zirgi, lai gan ātri atgriežas savvaļas dzīvē, tomēr atšķiras no patiesi savvaļas zirgiem.

Viņiem ir garas krēpes un astes, un tās ir raibas. Īpaši iedeguma Prževaļska zirgiem un peļu tarpāniem ir it kā apgriezti sprādzieni, krēpes un astes.

Centrālamerikā un Ziemeļamerikā savvaļas zirgus pilnībā iznīcināja indiāņi un tie parādījās tikai pēc eiropiešu ierašanās 15. gadsimtā. Konkistadoru zirgu savvaļas pēcteči radīja neskaitāmus mustangu ganāmpulkus, kuru skaitu tagad kontrolē ar šaušanu.

Papildus mustangiem Ziemeļamerikā ir divu veidu savvaļas salu poniji - Assateague un Sable salās. Daļēji savvaļas Kamargas zirgu ganāmpulki ir sastopami Francijas dienvidos. Lielbritānijas kalnos un purvos var atrast arī dažus savvaļas ponijus.

Mūsu mīļākie zirgi

Cilvēks pieradināja zirgu un izveda vairāk nekā 300 tā šķirņu. No smagsvariem līdz miniatūriem ponijiem un izskatīgām sacensību šķirnēm. Krievijā tiek audzētas aptuveni 50 zirgu šķirnes. Slavenākais no tiem ir Oryol rikšotājs. Izcili balta krāsa, izcila rikšošana un veiklība – šīs īpašības tik ļoti novērtēja grāfs Orlovs, kurš tiek uzskatīts par šīs šķirnes pamatlicēju.