Qual é o significado da pesquisa filogenética? Métodos de pesquisa filogenética
Os métodos de pesquisa filogenética estão organicamente ligados aos métodos de estudo dos fatos da evolução. Até agora, o método morfológico deve ser considerado o principal método de pesquisa filogenética, uma vez que as transformações na forma de um organismo continuam sendo o fato mais óbvio e permitem traçar os fenômenos de transformação das espécies com grande sucesso.
É claro que não se segue disso que outros métodos não sejam aplicáveis aos estudos filogenéticos - fisiológicos, ecológicos, genéticos, etc. A forma e a função de um organismo estão inextricavelmente ligadas. Qualquer organismo é formado sob a influência de fatores ambientais específicos, interage com ele, está em certas conexões com outros organismos. Porém, a forma de um organismo, sua estrutura permanece sempre um indicador sensível de todas essas conexões e serve de fio condutor para o pesquisador de questões filogenéticas. O método de pesquisa morfológica ocupa uma posição de liderança no estudo da filogenia e suas conclusões têm sido geralmente confirmadas quando testadas por outros métodos. A grande vantagem do método morfológico é a disponibilidade de sua combinação com um método comparativo de pesquisa, sem o qual é impossível detectar o próprio fato da transformação dos sistemas vivos. A validade do método morfológico é grandemente reforçada pelo facto de ser essencialmente profundamente autocrítico, uma vez que pode ser aplicado em várias direcções.
Se tivermos um grande material paleontológico (por exemplo, a evolução do cavalo), podemos aplicar o método morfológico comparativo a séries sucessivas de ancestrais e descendentes e assim identificar as direções e métodos de evolução de um determinado grupo. A figura dá uma ideia da essência do método morfológico comparativo aplicado aos ancestrais do cavalo. A redução sequencial dos dedos laterais e o desenvolvimento do dedo médio (III) mostram a direção do desenvolvimento evolutivo da “linha do cavalo”.
Comparação dos membros dos jerboas com número decrescente de dedos e especialização crescente. 1 - pequeno jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - Dipus sagitta de pés espessos. I-V - dedos do primeiro ao quinto (de acordo com Vinogradov)
Além disso, os dados paleontológicos estão em harmonia com os estudos anatômicos comparativos das formas modernas. A figura compara os membros de três formas com um número decrescente de dedos. Embora esta não seja uma série filogenética, dá a impressão de que todos os três membros são o resultado da manifestação de processos semelhantes que atingiram diferentes estágios de desenvolvimento. Portanto, o método morfológico comparativo, em relação às formas modernas, independentemente da paleontologia, torna provável que, por exemplo, um pé de um único dedo tenha se desenvolvido a partir de um pé de vários dedos. Quando essas conclusões são somadas aos fatos da embriologia comparativa, mostrando que, por exemplo, em um embrião de cavalo, os dedos laterais são formados e depois são gradualmente reduzidos, então nossa conclusão sobre a origem do cavalo de um dedo a partir de muitos ancestral com dedos se torna ainda mais provável.
A coincidência desses dados mostra que os fatos da paleontologia, da anatomia comparada das formas adultas e da embriologia comparada se controlam e se complementam, formando em sua totalidade um método triplo sintético de pesquisa filogenética proposto por Haeckel (1899) e que não perdeu seu significado hoje. Aceita-se que a coincidência de dados da paleontologia, anatomia comparada e embriologia, em certa medida, sirva como prova da correção das construções filogenéticas.
Estes são os princípios mais gerais da pesquisa filogenética.
Consideremos agora os elementos brevemente descritos de um método unificado de pesquisa filogenética.
Os dados paleontológicos são mais convincentes. Porém, apresentam um grande defeito, a saber, o paleontólogo lida apenas com características morfológicas e, além disso, incompletas. O organismo como um todo está além do escopo da pesquisa paleontológica. Diante disso, é especialmente importante para o paleontólogo levar em consideração todos os indícios disponíveis dos animais cujos restos mortais está tratando. Caso contrário, as suas conclusões filogenéticas podem estar erradas.
Suponhamos que as formas A, B, C, D, E, E se substituem em horizontes geológicos sucessivos, e que o paleontólogo tenha a oportunidade de observar uma certa soma de suas características - a, b, c, etc. assuma ainda que a forma A tem as características a 1, b 1, c 1, e nas formas B, C, D, ... essas características são alteradas (respectivamente a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, c3..., etc.). Então, com o tempo, obtemos a seguinte série de dados
Esta tabuinha corresponde, por exemplo, a uma “fila” de ancestrais equinos, onde de Eopippus a cavalo temos uma sucessão no desenvolvimento de uma série de características. A tabela mostra o desenvolvimento sucessivo de todas as características principais. Cada sinal subsequente (por exemplo, 4) é derivado de cada sinal anterior (por exemplo, 3). Nesses casos torna-se provável que as séries A, B, C, D, E, E formem série filogenética, ou seja, vários ancestrais e seus descendentes. Esta é a série do eohippus ao cavalo e algumas outras.
Agora suponha que estejamos lidando com os seguintes dados,
isto é, declaramos uma série de formas que se substituem sucessivamente no tempo e, de acordo com um dos sinais (b), obtemos uma imagem do desenvolvimento sequencial de b 1 a b 5. Contudo, nossa série não é uma série filogenética, pois, por exemplo, com relação aos caracteres aeb não observamos especialização consistente. Por exemplo, a espécie A tem a fórmula A (a 1, b 1, b 1), mas a espécie B claramente não é sua descendente direta, pois tem a fórmula B (a 4, b 2, b 2), etc. estamos lidando com “fragmentos” sucessivos de uma árvore filogenética, muitos dos quais não foram encontrados. Portanto, a série A, B, C, D, D, E é na verdade igual a A, B 1, C 2, D 3, D 1. Esta série é chamada escalonada. Para explicar as diferenças entre ela e a série filogenética, utilizaremos uma imagem que mostra a evolução do cavalo. Aqui serão filogenéticas as seguintes séries: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, horse. Por exemplo, a seguinte série de formas seria escalonada: hyracotherium, epihippus, myohippus, anchytherium, hipparion, hippidium, horse. Todos estes não são ancestrais e descendentes, mas ramos laterais sucessivos, mas dispersos, da árvore filogenética.
Como você pode ver, a série escalonada é de grande importância profissional, pois, com base nela, pode-se concluir que o cavalo descende de um ancestral polidáctilo.
Finalmente, você pode encontrar faixa adaptativa, mostrando o desenvolvimento de qualquer adaptação. Tal série pode fazer parte de uma série filogenética, por exemplo, a adaptação da perna de um cavalo à corrida, mas muitas vezes não é esse o caso, e uma série adaptativa pode ser composta mesmo às custas de formas modernas que não formam uma série filogenética. Como vemos, um paleontólogo enfrenta grandes dificuldades. Seu material é fragmentário e incompleto.
Contudo, alguma compensação para a incompletude dos dados paleontológicos é a possibilidade de estender os dados ambientais à paleontologia. Uma certa forma de um órgão (a estrutura de uma perna, a estrutura do aparelho dentário, etc.) permite tirar conclusões sobre o estilo de vida e até mesmo a composição da alimentação de animais extintos. Isto dá origem à possibilidade de reconstruir as suas relações ecológicas. O campo de conhecimento correspondente, estabelecido nas obras de V. O. Kovalevsky, foi denominado paleobiologia (Abel, 1912). Compensa a fragmentação das ideias dos paleontólogos sobre os animais extintos. No que diz respeito às formas desprovidas de esqueleto, a paleontologia fornece apenas material insignificante sobre filogenética e, nesses casos, a morfologia comparativa com seu método de estudo comparativo de estruturas homólogas de formas adultas e embrionárias da modernidade geológica vem em primeiro lugar. A falta de dados paleontológicos torna muito mais difícil fazer inferências filogenéticas. Portanto, nossas construções filogenéticas são mais confiáveis em relação às formas pelas quais o material paleontológico é conhecido.
Porém, mesmo na ausência de dados paleontológicos, o pesquisador não fica desarmado. Nesse caso, ele utiliza outro método, a saber, o estudo das etapas do desenvolvimento ontogenético.
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1. Que fatos podem indicar uma ligação entre plantas e animais extintos e modernos?
Responder. De acordo com a teoria sintética da evolução, o processo evolutivo que ocorre na natureza é dividido em duas etapas: microevolução e macroevolução.
A macroevolução envolve processos que levam ao surgimento de unidades sistemáticas maiores que uma espécie. Ao estudar a macroevolução, a ciência natural moderna acumulou uma série de fatos científicos que comprovam a evolução do mundo orgânico. Qualquer fato científico que comprove pelo menos um dos seguintes pontos pode ser considerado prova de evolução.
Unidade da origem da vida (presença de características comuns em todos os organismos vivos).
Relações entre organismos modernos e extintos ou entre organismos de um grande grupo sistemático (a presença de características comuns em organismos modernos e extintos ou em todos os organismos de um grupo sistemático).
A ação das forças motrizes da evolução (fatos que confirmam a ação da seleção natural).
As evidências da evolução obtidas e acumuladas no âmbito de uma determinada ciência constituem um grupo de evidências e são chamadas pelo nome desta ciência.
Paleontologia é a ciência dos restos fósseis de organismos extintos. O fundador da paleontologia evolutiva é considerado o cientista russo V. O. Kovalevsky. As evidências da evolução incluem formas fósseis de transição e séries filogenéticas de espécies modernas.
As formas fósseis de transição são organismos extintos que combinam as características de grupos mais antigos e evolutivamente mais jovens. Permitem identificar laços familiares que comprovam o desenvolvimento histórico da vida. Tais formas são estabelecidas tanto entre os animais quanto entre as plantas. A forma de transição dos peixes com nadadeiras lobadas para os antigos anfíbios - estegocéfalos - é o Ichthyostega. A conexão evolutiva entre répteis e aves pode ser estabelecida pelo primeiro pássaro (Archaeopteryx). O elo entre répteis e mamíferos é o lagarto do grupo dos terapsídeos. Entre as plantas, a forma de transição das algas para os esporos superiores são as psilófitas (as primeiras plantas terrestres). A origem das gimnospermas das pteridófitas é comprovada pelas samambaias, e a origem das angiospermas das gimnospermas pelas cicadáceas.
Séries filogenéticas (do grego phylon - gênero, tribo, gênese - origem) - sequências de formas fósseis, refletindo o desenvolvimento histórico das espécies modernas (filogenia). Atualmente, tais séries são conhecidas não apenas para vertebrados, mas também para alguns grupos de animais invertebrados. O paleontólogo russo V. O. Kovalevsky restaurou a série filogenética do cavalo moderno
2. Que tipos de plantas e animais antigos você conhece?
Responder. Há exatos 75 anos, na costa do sul da África, foi descoberto o peixe mais antigo do mundo - o celacanto, que existiu na Terra há centenas de milhões de anos. Em homenagem a este evento, convidamos você a conhecer ela e outros animais e plantas ancestrais que hoje habitam nosso planeta.
Anteriormente, acreditava-se que esses peixes foram extintos no Cretáceo Superior (100,5 - 66 milhões de anos atrás), mas em dezembro de 1938, a curadora do East London Museum (África do Sul) Marjorie Courtney-Latimer descobriu um peixe com escamas duras e nadadeiras incomuns. na captura dos pescadores locais. Mais tarde descobriu-se que este peixe viveu há centenas de milhões de anos e é um fóssil vivo.
Desde que este celacanto foi descoberto no rio Chalumna, foi denominado Latimeria chalumnae. E em setembro de 1997, nas águas próximas à cidade de Manado, localizada na costa norte da ilha de Sulawesi, os cientistas notaram uma segunda espécie desses peixes - Latimeria menadoensis. Segundo estudos genéticos, essas espécies se separaram há 30-40 milhões de anos, mas as diferenças entre elas são pequenas.
2. Ginkgo biloba.
Na natureza, esta planta cresce apenas no leste da China. Porém, há 200 milhões de anos estava distribuído por todo o planeta, principalmente no Hemisfério Norte, em áreas de clima temperado e alta umidade. Na Sibéria dos períodos Jurássico e Cretáceo Inferior, havia tantas plantas da classe Ginkgo que seus restos mortais são encontrados na maioria dos depósitos desses períodos. Segundo os pesquisadores, no outono daquela época a terra estava literalmente coberta de folhas de ginkgo, como um tapete.
3. O pequeno cervo, ou kanchil, não é apenas o menor (sua altura na cernelha não ultrapassa 25 centímetros e seu peso máximo é de cerca de 2,5 quilos), mas também a espécie mais antiga de artiodáctilos da Terra. Esses animais existiam há 50 milhões de anos, justamente quando começaram a se formar ordens de antigos ungulados. Desde então, o kanchila permaneceu quase inalterado e se assemelha mais aos seus ancestrais antigos do que outras espécies.
4. Marisco do Mississipi.
Um peixe parecido com um jacaré, o marisco do Mississippi é um dos peixes mais antigos que vivem hoje na Terra. Na era Mesozóica, seus ancestrais habitavam muitos corpos d’água. Hoje, os moluscos do Mississippi vivem no vale do baixo rio Mississippi, bem como em alguns lagos de água doce nos Estados Unidos.
Esses pequenos crustáceos de água doce são considerados as criaturas mais antigas que vivem hoje na Terra. Os representantes desta espécie quase não mudaram desde o período Triássico. Naquela época, os dinossauros tinham acabado de aparecer. Hoje, esses animais vivem em quase todos os continentes, exceto na Antártida. No entanto, a espécie Triops cancriformis é mais comum na Eurásia.
6. Metasequoia glyptostroboides.
Essas coníferas estavam espalhadas por todo o Hemisfério Norte, do Cretáceo ao Neógeno. No entanto, hoje a metasequoia só pode ser vista em estado selvagem na China central, nas províncias de Hubei e Sichuan.
7. Tubarão Duende.
O gênero Mitsukurina, ao qual pertence esta espécie de tubarão, tornou-se conhecido pela primeira vez através de fósseis que datam do Eoceno Médio (cerca de 49-37 milhões de anos atrás). Única espécie viva deste gênero, o tubarão-duende, que vive nos oceanos Atlântico e Índico, manteve algumas características primitivas de seus parentes antigos e é hoje um fóssil vivo.
Perguntas após § 61
1. O que é macroevolução? O que a macro e a microevolução têm em comum?
Responder. A macroevolução é uma evolução supraespecífica, em contraste com a microevolução, que ocorre dentro de uma espécie, dentro de suas populações. No entanto, não existem diferenças fundamentais entre esses processos, uma vez que os processos macroevolutivos são baseados nos microevolutivos. Na macroevolução, operam os mesmos fatores - a luta pela existência, a seleção natural e a extinção associada. A macroevolução, assim como a microevolução, é de natureza divergente.
A macroevolução ocorre ao longo de períodos de tempo historicamente vastos, por isso é inacessível ao estudo direto. Apesar disso, a ciência possui muitas evidências que indicam a realidade dos processos macroevolutivos.
2. Que evidências de macroevolução nos fornecem os dados paleontológicos? Dê exemplos de formas de transição.
Responder. A paleontologia estuda os restos fósseis de organismos extintos e determina suas semelhanças e diferenças com os organismos modernos. Os dados paleontológicos permitem-nos aprender sobre a flora e a fauna do passado, reconstruir a aparência de organismos extintos e descobrir ligações entre representantes antigos e modernos da flora e da fauna.
Evidências convincentes de mudanças no mundo orgânico ao longo do tempo são fornecidas por uma comparação de restos fósseis de camadas terrestres de diferentes eras geológicas. Permite estabelecer a sequência de origem e desenvolvimento de diferentes grupos de organismos. Por exemplo, nos estratos mais antigos são encontrados restos de representantes de tipos de animais invertebrados e, nos estratos posteriores, são encontrados restos de cordados. Estratos geológicos ainda mais jovens contêm restos de animais e plantas pertencentes a espécies semelhantes às modernas.
Os dados paleontológicos fornecem uma riqueza de material sobre as sucessivas conexões entre vários grupos sistemáticos. Em alguns casos foi possível estabelecer formas de transição entre grupos de organismos antigos e modernos, em outros foi possível reconstruir séries filogenéticas, ou seja, séries de espécies que se substituem sucessivamente.
Um grupo de répteis com dentes selvagens foi encontrado nas margens do Dvina do Norte. Eles combinaram características de mamíferos e répteis. Os répteis com dentes de animais são semelhantes aos mamíferos na estrutura do crânio, coluna vertebral e membros, bem como na divisão dos dentes em caninos, incisivos e molares.
A descoberta do Archaeopteryx é de grande interesse do ponto de vista evolutivo. Esse animal do tamanho de um pombo tinha características de ave, mas também mantinha características de répteis. Sinais das aves: membros posteriores com tarso, presença de penas, aspecto geral. Sinais de répteis: uma longa fileira de vértebras caudais, costelas abdominais e presença de dentes. O Archaeopteryx não poderia ser um bom voador, pois seu esterno (sem quilha), músculos peitorais e músculos das asas são pouco desenvolvidos. A coluna vertebral e as costelas não eram um sistema esquelético rígido e estável durante o vôo, como nas aves modernas. O Archaeopteryx pode ser considerado uma forma de transição entre répteis e aves. As formas de transição combinam simultaneamente as características de grupos antigos e de grupos evolutivamente mais jovens. Outro exemplo são os ictiostegas, uma forma de transição entre peixes de água doce com nadadeiras lobadas e anfíbios.
3. Qual é o significado de reconstruir séries filogenéticas?
Responder. Série filogenética. Para vários grupos de animais e plantas, os paleontólogos foram capazes de recriar uma série contínua de formas, da antiga à moderna, refletindo suas mudanças evolutivas. O zoólogo russo V. O. Kovalevsky (1842–1883) recriou a série filogenética de cavalos. Nos cavalos, à medida que faziam a transição para corridas rápidas e longas, o número de dedos nos membros diminuía e, ao mesmo tempo, o tamanho do animal aumentava. Essas mudanças foram consequência de mudanças no estilo de vida do cavalo, que passou a se alimentar exclusivamente de vegetação, em busca da qual era necessário percorrer longas distâncias. Acredita-se que todas essas transformações evolutivas levaram de 60 a 70 milhões de anos.
O estudo de séries filogenéticas construídas com base em dados de paleontologia, anatomia comparada e embriologia é importante para o desenvolvimento da teoria geral da evolução, a construção de um sistema natural de organismos e a reconstrução do quadro da evolução de um grupo sistemático específico de organismos. Atualmente, para construir séries filogenéticas, os cientistas utilizam cada vez mais dados de ciências como genética, bioquímica, biologia molecular, biogeografia, etologia, etc.
Questão 1. Qual é a diferença entre macro e microevolução?
Microevolução- evolução dentro de uma espécie; ocorre com base na variabilidade mutacional sob o controle da seleção natural. Assim, a microevolução é o estágio inicial do processo evolutivo, pode ocorrer em períodos de tempo relativamente curtos e pode ser observada e estudada diretamente. Como resultado da variabilidade hereditária (mutacional), ocorrem mudanças aleatórias no genótipo. As mutações são na maioria das vezes recessivas e, além disso, raramente são benéficas para a espécie. Porém, se como resultado de uma mutação ocorrem alterações benéficas para qualquer indivíduo, então ele recebe algumas vantagens sobre outros indivíduos da população: recebe mais alimentos ou torna-se mais resistente à influência de bactérias e vírus patogênicos, etc. Por exemplo, o desenvolvimento de um pescoço longo permitiu que os ancestrais da girafa se alimentassem de folhas de árvores altas, o que lhes fornecia mais alimento do que os indivíduos da população com pescoço curto.
Macroevolução- evolução ao nível supraespecífico; leva à formação de grandes táxons (de gêneros a filos e reinos da natureza). A macroevolução do mundo orgânico é o processo de formação de grandes unidades sistemáticas: de espécies - novos gêneros, de gêneros - novas famílias, etc. Os processos de macroevolução requerem enormes períodos de tempo, por isso é impossível estudá-los diretamente. No entanto, a macroevolução é impulsionada pelas mesmas forças motrizes da microevolução: variação genética, seleção natural e disjunção reprodutiva. Assim como a microevolução, a macroevolução tem caráter divergente.
Questão 2. Quais processos são as forças motrizes da macroevolução? Dê exemplos de mudanças macroevolutivas.
A macroevolução baseia-se nas mesmas forças motrizes da microevolução: variação hereditária, seleção natural e disjunção reprodutiva. Assim como a microevolução, a macroevolução tem caráter divergente.
O resultado dos processos macroevolutivos são mudanças significativas na estrutura externa e na fisiologia dos organismos - como, por exemplo, a formação de um sistema circulatório fechado em animais ou o aparecimento de estômatos e células epiteliais em plantas. As aquisições evolutivas fundamentais deste tipo incluem a formação de inflorescências ou a transformação dos membros anteriores dos répteis em asas e uma série de outras.
Questão 3. Que fatos fundamentam o estudo e as evidências da macroevolução?
A evidência mais convincente de processos macroevolutivos vem de dados paleontológicos. Essas evidências incluem os restos encontrados de formas transicionais extintas, que permitem traçar o caminho de um grupo de seres vivos a outro. Por exemplo, a descoberta dos ancestrais do cavalo moderno com três e cinco dedos, que têm um dedo, prova que os ancestrais do cavalo tinham cinco dedos em cada membro. A descoberta de restos fósseis do Archaeopteryx permitiu-nos concluir que existiram formas de transição entre répteis e aves. Encontrar restos de samambaias com flores extintas permite resolver a questão da evolução das angiospermas modernas, etc. Infelizmente, o estudo das formas fósseis nos dá uma imagem incompleta da evolução da flora e da fauna. A maioria dos restos mortais consiste em partes duras de organismos: ossos, conchas e tecidos de suporte externos de plantas. De grande interesse são os fósseis que preservam vestígios de tocas e passagens de animais antigos, impressões de membros ou organismos inteiros deixados em sedimentos outrora moles.
Questão 4. Qual é o significado do estudo das séries filogenéticas?
Com base nos achados paleoantológicos, foram construídas séries filogenéticas, ou seja, séries de espécies que se substituem sucessivamente no processo de evolução. O estudo de séries filogenéticas construídas com base em dados de paleontologia, anatomia comparada e embriologia é importante para o desenvolvimento da teoria geral da evolução, a construção de um sistema natural de organismos e a reconstrução do quadro da evolução de um grupo sistemático específico de organismos.
Atualmente, para construir séries filogenéticas, os cientistas utilizam cada vez mais dados de ciências como genética, bioquímica, biologia molecular, biogeografia, etologia, etc.
Estas mudanças físicas ocorreram simultaneamente com grandes mudanças na densidade populacional e na estrutura social. Os especialistas os chamam de “uma inovação evolutiva, uma nova propriedade que estava ausente na população ancestral e se desenvolveu durante a evolução nestes lagartos”.
Filogênese (do grego “phylon” - gênero, tribo e “gênese”), o desenvolvimento histórico dos organismos, em contraste com a ontogênese - o desenvolvimento individual dos organismos. A filogenia – a evolução no passado – não pode ser observada diretamente e as reconstruções filogenéticas não podem ser testadas experimentalmente.
Por exemplo, em 1844, foram encontrados alguns dentes fossilizados chamados conodontes. As mandíbulas, ao contrário de todas as aves modernas, tinham dentes semelhantes aos dos répteis. A segunda dificuldade é que é tecnicamente impossível estudar completamente a organização mesmo de um organismo unicelular. Tanto os tetrápodes mais primitivos quanto os peixes pulmonados têm pulmões e um coração de três câmaras, composto por dois átrios e um ventrículo.
Ele também formulou o “método do paralelismo triplo” - principal método de reconstruções filogenéticas, que ainda é utilizado de forma modificada e ampliada. Como resultado, o sangue arterial dos pulmões e o sangue venoso do resto do corpo se misturam, embora não tanto quanto nos anfíbios.
Paralelismos e seu significado evolutivo
Este ramo da evolução dos vertebrados inferiores surgiu no final do período Cambriano e não é conhecido na forma fóssil desde o final do período Devoniano. O fato é que em animais fósseis sem mandíbula, as cavidades branquiais, a cavidade cerebral e as paredes de muitos grandes vasos sanguíneos e outros órgãos internos foram calcificadas. Neste caso, apenas a anatomia comparada e, até certo ponto, a embriologia funcionam. O uso generalizado da tecnologia computacional facilitou essa análise, e os cladogramas (do grego "klados" - ramo) começaram a aparecer na maioria das publicações filogenéticas.
O estudo da estrutura dos ácidos nucléicos e de outras macromoléculas tornou-se agora uma das adições mais importantes ao método do paralelismo triplo. Isso poderia ter sido considerado um erro se em 1983 MF Ivakhnenko não tivesse provado, usando material paleontológico, que as tartarugas evoluíram dos anfíbios independentemente de todos os outros répteis.
O esclarecimento se expressa no fato de as reconstruções se tornarem cada vez mais detalhadas. Se existe algo desconhecido no mundo que nos rodeia, então a tarefa da ciência é estudar e explicar esse desconhecido, independentemente do significado teórico e prático do objeto de estudo. Além disso, as reconstruções filogenéticas são a base sobre a qual os padrões de evolução são elucidados.
Existem muitos outros padrões de evolução que foram descobertos através de estudos filogenéticos. Os processos evolutivos são observados tanto em condições naturais quanto em laboratório. O fato da evolução no nível intraespecífico foi comprovado experimentalmente, e os processos de especiação foram observados diretamente na natureza.
Evidência de evolução
No entanto, algures entre as gerações 31 mil e 32 mil, ocorreram mudanças dramáticas numa das populações que não foram observadas nas outras. 36 anos (um período extremamente curto para a evolução) o tamanho e a forma da cabeça mudaram, a força de mordida aumentou e novas estruturas se desenvolveram no trato digestivo.
Além disso, os intestinos da nova população contêm nematóides que estavam ausentes na população original. Em particular, para combater a mariposa Cydia pomonella (cujas larvas são os próprios “vermes” das maçãs com vermes), o granulovírus Cydia pomonella é usado ativamente.
Observações de espécies modernas indicam que a especiação ocorre continuamente nas populações existentes. Existem muitos exemplos de como diferentes espécies podem cruzar-se em condições excepcionais. Dependendo do habitat ao redor das montanhas, as salamandras assumem diversas formas, mudando gradativamente suas características morfológicas e ecológicas.
A julgar pelo registro fóssil e pelas medições da taxa de mutações, a completa incompatibilidade dos genomas, tornando impossível o cruzamento, é alcançada na natureza em uma média de 3 milhões de anos. Isto significa que observar a formação de uma nova espécie em condições naturais é, em princípio, possível, mas este é um evento raro. Ao mesmo tempo, em condições de laboratório, a taxa de mudança evolutiva pode ser aumentada, pelo que há razões para esperar ver especiação em animais de laboratório.
A mariposa da maçã Rhagoletis pomonella é um exemplo de especiação simpátrica observada (ou seja, especiação como resultado da divisão em nichos ecológicos). A prática mostra que as classificações biológicas construídas com base em características diferentes tendem a tender para o mesmo esquema hierárquico em forma de árvore - a classificação natural.
Este é precisamente o resultado que se pode esperar com a origem evolutiva dos animais a partir de um ancestral comum. A ramificação da árvore filogenética corresponde à divisão das populações durante o processo de especiação. Via de regra, objetos que não surgiram durante a evolução não possuem essa propriedade. Você pode combinar esses objetos em diferentes hierarquias, se desejar, mas não existe uma hierarquia objetiva única que seja fundamentalmente melhor que todas as outras.
O termo foi proposto pelo evolucionista alemão E. Haeckel em 1866. Posteriormente, o termo “filogenia” recebeu uma interpretação mais ampla - foi-lhe atribuído o significado da história do processo evolutivo. Podemos falar sobre a filogenia de caracteres individuais: órgãos, tecidos, processos bioquímicos, a estrutura das moléculas biológicas e a filogenia de táxons de qualquer categoria - de espécies a super-reinos. O objetivo da pesquisa filogenética é reconstruir a origem e as sucessivas transformações evolutivas das estruturas e táxons em estudo.
Os dados paleontológicos, como já mencionado, introduzem uma escala temporal nessas reconstruções e complementam-nas com formas extintas, ou seja, tornam as séries mais detalhadas e, portanto, mais confiáveis.
Uma das mais conhecidas e estudadas é a série filogenética dos modernos ungulados de um dedo. Múltiplas descobertas paleontológicas e formas de transição identificadas criam uma base de evidências científicas para esta série. A série filogenética do cavalo, descrita pelo biólogo russo Vladimir Onufrievich Kovalevsky em 1873, continua hoje a ser um “ícone” da paleontologia evolutiva.
Evolução ao longo dos séculos
Na evolução, as séries filogenéticas são formas transicionais sucessivas que levaram à formação das espécies modernas. Com base no número de links, a série pode ser completa ou parcial, mas a presença de formas transicionais sucessivas é um pré-requisito para sua descrição.
A série filogenética do cavalo é considerada evidência de evolução justamente pela presença de tais formas sequenciais que se substituem. A multiplicidade de achados paleontológicos confere-lhe um alto grau de confiabilidade.
Exemplos de séries filogenéticas
A fileira de cavalos não é o único entre os exemplos descritos. A série filogenética de baleias e aves foi bem estudada e possui alto grau de confiabilidade. E controversa nos círculos científicos e mais utilizada em diversas insinuações populistas é a série filogenética dos chimpanzés e humanos modernos. As disputas sobre os elos intermediários perdidos aqui continuam na comunidade científica. Mas não importa quantos pontos de vista existam, a importância das séries filogenéticas como evidência da adaptabilidade evolutiva dos organismos às mudanças nas condições ambientais permanece indiscutível.
A conexão entre a evolução dos cavalos e o meio ambiente
Vários estudos realizados por paleontólogos confirmaram a teoria de O. V. Kovalevsky sobre a estreita relação entre as mudanças no esqueleto dos ancestrais dos cavalos e as mudanças no ambiente. A mudança climática levou a uma diminuição das áreas florestais, e os ancestrais dos modernos ungulados de um único dedo adaptaram-se às condições de vida nas estepes. A necessidade de movimentos rápidos provocou modificações na estrutura e no número de dedos dos membros, alterações no esqueleto e nos dentes.
O primeiro elo da cadeia
No início do Eoceno, há mais de 65 milhões de anos, viveu o primeiro ancestral do cavalo moderno. Tratava-se de um “cavalo baixo” ou Eohippus, que tinha o tamanho de um cachorro (até 30 cm), apoiado em todo o pé do membro, que possuía quatro dedos (dianteiros) e três (traseiros) com cascos pequenos. Eohippus alimentava-se de brotos e folhas e tinha dentes tuberculados. Coloração castanha e cabelos ralos em uma cauda móvel - este é o ancestral distante dos cavalos e zebras na Terra.
Intermediários
Cerca de 25 milhões de anos atrás, o clima do planeta mudou e as extensões de estepes começaram a substituir as florestas. No Mioceno (20 milhões de anos atrás), surgiram o mesohippus e o parahippus, mais semelhantes aos cavalos modernos. E o primeiro ancestral herbívoro na série filogenética do cavalo é considerado Merikhippus e Pliohippus, que entraram na arena da vida há 2 milhões de anos. Hipparion - o último link de três dedos
Este ancestral viveu no Mioceno e no Plioceno nas planícies da América do Norte, Ásia e África. Este cavalo de três dedos, parecido com uma gazela, ainda não tinha cascos, mas corria rápido, comia grama e era ela quem ocupava vastos territórios.
Cavalo com um dedo só - pliohyppus
Esses representantes de um dedo só apareceram há 5 milhões de anos nos mesmos territórios que os hipparions. As condições ambientais estão mudando - estão se tornando ainda mais secas e as estepes estão se expandindo significativamente. É aqui que o uso de um único dedo se tornou um sinal mais importante de sobrevivência. Esses cavalos tinham até 1,2 metros de altura na cernelha, 19 pares de costelas e fortes músculos nas pernas. Seus dentes adquirem longas coroas e dobras de esmalte com camada de cimento desenvolvida.
Cavalo nós conhecemos
O cavalo moderno, como estágio final da série filogenética, surgiu no final do Neógeno, e no final da última era glacial (cerca de 10 mil anos atrás), milhões de cavalos selvagens já pastavam na Europa e na Ásia. Embora os esforços dos caçadores primitivos e a redução das pastagens tenham tornado o cavalo selvagem uma raridade já há 4 mil anos. Mas duas de suas subespécies – o tarpan na Rússia e o cavalo de Przewalski na Mongólia – conseguiram durar muito mais tempo do que todas as outras.
Cavalos selvagens
Hoje praticamente não sobram cavalos selvagens de verdade. O tarpan russo é considerado uma espécie extinta e o cavalo de Przewalski não ocorre em condições naturais. Rebanhos de cavalos que pastam livremente são formas selvagens domesticadas. Embora esses cavalos retornem rapidamente à vida selvagem, eles ainda diferem dos cavalos verdadeiramente selvagens.
Eles têm crinas e caudas longas e são de cores diferentes. Os cavalos e tarpans de rato exclusivamente dun Przewalski têm franjas, crinas e caudas aparadas.
Na América Central e do Norte, os cavalos selvagens foram completamente exterminados pelos índios e só apareceram lá após a chegada dos europeus no século XV. Os descendentes selvagens dos cavalos dos conquistadores deram origem a numerosos rebanhos de mustang, cujo número hoje é controlado pelo tiro.
Além dos mustang, existem duas espécies de pôneis insulares selvagens na América do Norte - nas ilhas Assateague e Sable. Rebanhos semi-selvagens de cavalos Camargue são encontrados no sul da França. Alguns pôneis selvagens também podem ser encontrados nas montanhas e charnecas da Grã-Bretanha.
Nossos cavalos favoritos
O homem domesticou o cavalo e criou mais de 300 de suas raças. De pesos pesados a pôneis em miniatura e lindos cavalos de corrida. Cerca de 50 raças de cavalos são criadas na Rússia. O mais famoso deles é o trotador Oryol. Pelagem exclusivamente branca, excelente trote e agilidade - qualidades tão valorizadas pelo Conde Orlov, considerado o fundador desta raça.
