Kāda ir filoģenētisko sēriju izpētes nozīme. Kāda ir filoģenētisko sēriju rekonstrukcijas nozīme: mūsdienu filoģenētika

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.

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 mobilās astes - tāds ir zirgu un zebru tāls 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 vienpirksts 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 dzeltenbrūniem 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.

1. jautājums. Kāda ir atšķirība starp makro- un mikroevolūciju?

Ar mikroevolūciju mēs saprotam jaunu sugu veidošanos.

Makroevolūcijas jēdziens apzīmē supraspecifisku taksonu (ģints, kārtas, klana, veida) izcelsmi.

Tomēr principiālu atšķirību starp jaunu sugu veidošanās procesiem un augstāku taksonomisko grupu veidošanās procesiem nav. Jēdzienu "mikroevolūcija" mūsdienu izpratnē ieviesa N. V. Timofejevs-Resovskis 1938. gadā.

2. jautājums. Kādi procesi ir makroevolūcijas virzītājspēki? Sniedziet makroevolūcijas izmaiņu piemērus.

Makroevolūcijā darbojas tie paši procesi, kas veidošanā: fenotipisko izmaiņu veidošanās, cīņa par eksistenci, dabiskā atlase, vismazāk pielāgoto formu izzušana.

Makroevolūcijas procesu rezultāts ir būtiskas izmaiņas organismu ārējā struktūrā un fizioloģijā, piemēram, 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 vairākos citos veidos.

3. jautājums. Kādi fakti ir makroevolūcijas pētījuma un pierādījumu pamatā?

Vispārliecinošākie pierādījumi par makroevolūcijas procesiem ir iegūti no paleontoloģiskiem datiem. Paleontoloģija pēta izmirušu organismu fosilās atliekas un nosaka to līdzības un atšķirības ar mūsdienu organismiem. No atliekām paleontologi rekonstruē izmirušo organismu izskatu, uzzina pagātnes floru un faunu. Diemžēl fosilo formu izpēte sniedz mums nepilnīgu priekšstatu par floras un faunas attīstību. Lielāko daļu atlieku veido cietas organismu daļas: kauli, čaumalas, augu ārējie atbalsta 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?materiāls no vietnes

Filoģenētisko sēriju izpēte, kas veidota, pamatojoties uz paleontoloģijas, salīdzinošās anatomijas un embrioloģijas datiem, ir svarīga vispārējās evolūcijas teorijas tālākai attīstībai, dabiskas organismu sistēmas izveidei un evolūcijas priekšstata rekonstrukcijai. noteikta sistemātiska organismu grupa.

Pašlaik, lai izveidotu filoģenētiskās sērijas, zinātnieki arvien vairāk izmanto datus no tādām zinātnēm kā ģenētika, bioķīmija, molekulārā bioloģija, bioģeogrāfija, etoloģija utt.