Kakšen je pomen študija filogenetskih nizov. Kakšen je pomen rekonstrukcije filogenetskih nizov: sodobna filogenetika
Metode filogenetskega raziskovanja so organsko povezane z metodami preučevanja dejstev evolucije. Do sedaj je treba morfološko metodo obravnavati kot glavno metodo filogenetskega raziskovanja, saj transformacije oblike organizma ostajajo najbolj očitno dejstvo in omogočajo sledenje pojavom transformacije vrst z veliko stopnjo uspeha.
Iz tega seveda ne sledi, da za filogenetske študije niso uporabne druge metode - fiziološke, ekološke, genetske itd.. Oblika in funkcija organizma sta neločljivo povezani. Vsak organizem se oblikuje pod vplivom določenih okoljskih dejavnikov, z njim sodeluje, je v določenih odnosih z drugimi organizmi. Vendar pa oblika organizma, njegova zgradba, vedno ostaja občutljiv pokazatelj vseh teh povezav in služi raziskovalcu filogenetskih vprašanj kot vodilo. Morfološka raziskovalna metoda zavzema vodilno mesto v proučevanju filogenije, njeni zaključki pa so bili na splošno potrjeni, ko so bili preverjeni z drugimi metodami. Velika prednost morfološke metode je možnost njene kombinacije s primerjalno raziskovalno metodo, brez katere ni mogoče zaznati samega dejstva preobrazbe živih sistemov. Veljavnost morfološke metode močno poveča dejstvo, da je v bistvu globoko samokritična, saj jo je mogoče uporabiti v različnih smereh.
Če imamo na voljo veliko paleontološkega materiala (na primer evolucijo konja), lahko uporabimo primerjalno morfološko metodo za zaporedne nize prednikov in potomcev ter tako prepoznamo smeri in metode evolucije določene skupine. Slika daje idejo o bistvu primerjalne morfološke metode, ki se uporablja za prednike konja. Zaporedna redukcija stranskih prstov in razvoj sredinca (III) prsta kažeta smer evolucijskega razvoja "serije konj".
Primerjava okončin jerboa z vse manjšim številom prstov in naraščajočo specializacijo. 1 - mali jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - gorski Dipus sagitta. I-V - prsti od prvega do petega (po Vinogradovu)
Poleg tega so paleontološki podatki v harmoniji s primerjalnimi anatomskimi študijami sodobnih oblik. Slika primerja okončine treh oblik z padajočim številom prstov. Čeprav to ni filogenetska serija, je vseeno ustvarjena ideja, da so vsi trije udi rezultat manifestacije podobnih procesov, ki so dosegli različne stopnje razvoja. Zato primerjalna morfološka metoda in v povezavi s sodobnimi oblikami, ne glede na paleontologijo, omogoča domnevo, da se je na primer enoprsta noga razvila iz polidaktila. Ko tem ugotovitvam dodamo dejstva primerjalne embriologije, ki kažejo, da so na primer pri konjskem zarodku stranski prsti položeni, nato pa se postopoma reducirajo, potem je naš sklep o izvoru enoprstega konja iz polidaktilni prednik postane še bolj verjeten.
Sovpadanje teh podatkov kaže, da se dejstva paleontologije, primerjalne anatomije odraslih oblik in primerjalne embriologije medsebojno nadzorujejo in dopolnjujejo ter v svoji celoti tvorijo sintetično trojno metodo filogenetskih študij, ki jo je predlagal Haeckel (1899) in ki ni izgubila svojega pomen tudi zdaj. Sprejeto je, da sovpadanje podatkov paleontologije, primerjalne anatomije in embriologije v določeni meri služi kot dokaz pravilnosti filogenetskih konstrukcij.
To so najbolj splošna načela filogenetskih raziskav.
Oglejmo si zdaj na kratko opisane elemente enotne metode filogenetskih študij.
Paleontološki dokazi so najbolj prepričljivi. Imajo pa veliko napako, namreč, da se paleontolog ukvarja le z morfološkimi značilnostmi in še to z nepopolnimi. Organizem kot celota je izven paleontoloških raziskav. Glede na to je še posebej pomembno, da paleontolog upošteva vse znake živali, ki so mu na voljo, s katerih ostanki ima opravka. V nasprotnem primeru so lahko njegovi filogenetski zaključki napačni.
Predpostavimo, da se oblike A, B, C, D, E, E zamenjajo v zaporednih geoloških horizontih in da ima paleontolog možnost opazovati določeno vsoto njihovih značilnosti - a, b, c itd. nadalje predpostavimo, da ima oblika A značilnosti a 1, b 1, c 1, v oblikah B, C, D, ... pa so ti znaki spremenjeni (oziroma a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, c 3 ..., it. d .). Potem čez čas dobimo takšno vrsto podatkov
Ta tablica ustreza na primer "seriji" konjskih prednikov, kjer imamo od eopipa do konja zaporedno spremembo v razvoju številnih znakov. Tabela prikazuje zaporedni razvoj za vse vodilne funkcije. Vsaka naslednja značilnost (na primer 4) je izpeljana iz vsake prejšnje (na primer 3). V takih primerih postane verjetno, da nastane niz A, B, C, D, E, E filogenetske serije, tj. vrsto prednikov in njihovih potomcev. Takšna je serija od Eogipusa do konja in nekatere druge.
Recimo, da imamo opravka z naslednjimi podatki,
t.j. navedemo več oblik, ki se časovno sukcesivno zamenjujejo, in glede na eno od značilnosti (b) dobimo sliko zaporednega razvoja od b 1 do b 5. Kljub temu naša serija ni filogenetska serija, saj na primer glede znakov a in b ne opazimo dosledne specializacije. Na primer, tip A ima formulo A (a 1, b 1, b 1), vendar tip B očitno ni njegov neposredni potomec, saj ima formulo B (a 4, b 2, b 2) itd. Očitno , imamo tukaj opravka z zaporednimi "fragmenti" filogenetskega drevesa, katerega številne veje niso bile najdene. Zato je serija A, B, C, D, D, E pravzaprav A, B 1, C 2, G 3, D 1. Takšna serija se imenuje stopničasta. Za razjasnitev razlik med njim in filogenetsko serijo bomo uporabili sliko, ki prikazuje razvoj konja. Tukaj bodo naslednje serije filogenetske: eogippus, orogippus, mesogippus, paragippus, merigippus, pliogippus, plesippus, konj. Na primer, naslednja vrsta oblik bi bila stopničasta: hiracotherium, epigippus, myohippus, anchiterium, hipparion, hippidium, konj. Vse to niso predniki in potomci, ampak zaporedne, a razpršene stranske veje filogenetskega drevesa.
Kot lahko vidite, je stopničasta vrsta velikega delovnega pomena, saj bi na podlagi nje lahko sklepali, da konj izvira iz polidaktilnega prednika.
Končno lahko naletite prilagodljivo območje, ki prikazuje razvoj kakršne koli prilagoditve. Takšna vrsta je lahko del filogenetske serije, na primer prilagoditev konjske noge na tek, vendar pogosto ni tako in se lahko prilagoditvena serija sestavi tudi na račun sodobnih oblik, ki ne tvorijo filogenetske serije sploh. Kot lahko vidite, se paleontolog sooča z velikimi težavami. Njegovo gradivo je fragmentarno, ne popolno.
Nekaj nadomestila za nepopolnost paleontoloških podatkov pa je možnost razširitve ekoloških podatkov na paleontologijo. Določena oblika organa (struktura noge, struktura zobnega aparata itd.) Omogoča sklepanje o življenjskem slogu in celo o sestavi hrane izumrlih živali. To odpira možnost rekonstrukcije njihovih ekoloških odnosov. Ustrezno področje znanja, določeno v delih V. O. Kovalevskega, se je imenovalo paleobiologija (Abel, 1912). Kompenzira fragmentarnost paleontologovih idej o izumrlih živalih. Kar zadeva oblike brez okostja, ponuja paleontologija le nepomembno filogenetsko gradivo in v teh primerih je na prvem mestu primerjalna morfologija s svojo metodo primerjalnega preučevanja homolognih struktur odraslih in embrionalnih oblik geološke modernosti. Zaradi pomanjkanja paleontoloških podatkov je pridobivanje filogenetskih sklepov veliko težje. Zato so naše filogenetske konstrukcije najbolj zanesljive za tiste oblike, za katere je poznan paleontološki material.
Kljub temu pa raziskovalec tudi v odsotnosti paleontoloških podatkov ne ostane neoborožen. V tem primeru uporablja drugačno metodo, in sicer preučevanje stopenj ontogenetskega razvoja.
Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.
Ena najbolj znanih in najbolj raziskanih med njimi je filogenetska serija sodobnih parkljarjev. Številne paleontološke najdbe in ugotovljene prehodne oblike ustvarjajo znanstveno bazo dokazov za to serijo. Filogenetska serija konja, ki jo je leta 1873 opisal ruski biolog Vladimir Onufrievič Kovalevski, ostaja še danes »ikona« evolucijske paleontologije.
Evolucija skozi stoletja
V evoluciji so filogenetske serije prehodne oblike, ki so se zaporedno zamenjale, kar je privedlo do nastanka sodobnih vrst. Po številu povezav je serija lahko popolna ali delna, vendar je prisotnost zaporednih prehodnih oblik predpogoj za njihov opis.
Filogenetska serija konja se imenuje dokaz evolucije prav zaradi prisotnosti takih zaporednih oblik, ki se zamenjujejo. Množica paleontoloških najdb mu daje visoko stopnjo zanesljivosti.
Primeri filogenetskih nizov
Število konj ni edino med opisanimi primeri. Filogenetska serija kitov in ptic je dobro raziskana in ima visoko stopnjo zanesljivosti. In v znanstvenih krogih kontroverzna in v raznih populističnih insinuacijah najbolj uporabljena je filogenetska serija sodobnih šimpanzov in ljudi. Spori o vmesnih povezavah, ki tukaj manjkajo, v znanstveni skupnosti ne pojenjajo. Toda ne glede na to, koliko stališč obstaja, pomen filogenetskih serij kot dokazov o evolucijski prilagodljivosti organizmov na spreminjajoče se okoljske razmere ostaja nesporen.
Povezovanje evolucije konj z okoljem
Številne študije paleontologov so potrdile teorijo O. V. Kovalevskega o tesni povezavi med spremembami v okostju prednikov konj in spremembami v okolju. Spreminjajoče se podnebje je povzročilo zmanjšanje gozdnih površin, predniki sodobnih enoprstih kopitarjev pa so se prilagodili življenjskim razmeram v stepah. Potreba po hitrem gibanju je povzročila spremembe v strukturi in številu prstov na okončinah, spremembe v okostju in zobovju.
Prvi člen v verigi
V zgodnjem eocenu, pred več kot 65 milijoni let, je živel prvi veliki prednik sodobnega konja. To je "nizek konj" ali Eohippus, ki je bil velik kot pes (do 30 cm), opiral se je na celotno stopalo okončine, na kateri so bili štirje (spredaj) in trije (zadnji) prsti z majhnimi kopiti. . Eohippus se je prehranjeval s poganjki in listi in je imel tuberkulozne zobe. Rjava barva in redki lasje na mobilnem repu - takšen je daljni prednik konj in zeber na Zemlji.
Intermediati
Pred približno 25 milijoni let se je podnebje na planetu spremenilo in stepska prostranstva so začela nadomeščati gozdove. V miocenu (pred 20 milijoni let) se pojavita mesogippus in parahippus, ki sta že bolj podobna sodobnim konjem. In prvi rastlinojedi prednik v filogenetski seriji konja se šteje za merikgippus in pliogippus, ki vstopita v areno življenja pred 2 milijoni let. Hiparion - zadnja povezava s tremi prsti
Ta prednik je živel v miocenu in pliocenu na planjavah Severne Amerike, Azije in Afrike. Ta triprsti konj, podoben gazeli, še ni imel kopit, vendar je lahko hitro tekel, jedel travo in prav ona je zasedla ogromna ozemlja.
Enoprsti konj - pliogippus
Ti enoprsti predstavniki so se pojavili pred 5 milijoni let na istih ozemljih kot hipparioni. Okoljske razmere se spreminjajo - postajajo še bolj suhe, stepe pa se znatno povečajo. Tu se je izkazalo, da je enoprstnost pomembnejši znak za preživetje. Ti konji so bili v grebenu visoki do 1,2 metra, imeli so 19 parov reber in močne mišice nog. Njihovi zobje pridobijo dolge krone in gube sklenine z razvito cementno plastjo.
Znani konj
Sodobni konj kot zadnja stopnja filogenetske serije se je pojavil ob koncu neogena, ob koncu zadnje ledene dobe (pred približno 10 tisoč leti) pa se je v Evropi in Aziji paslo že na milijone divjih konj. Čeprav so zaradi prizadevanj primitivnih lovcev in zmanjšanja pašnikov divji konj postal redkost že pred 4 tisoč leti. Toda njegovi dve podvrsti - tarpan v Rusiji in konj Przewalskega v Mongoliji - sta se uspeli obdržati veliko dlje od vseh drugih.
divji konji
Danes pravih divjih konj tako rekoč ni več. Ruski tarpan velja za izumrlo vrsto, konja Przewalskega pa ni v naravi. Črede konj, ki se prosto pasejo, so divje udomačene oblike. Čeprav se takšni konji hitro vrnejo v divjino, se vseeno razlikujejo od resnično divjih konj.
Imajo dolge grive in repe ter so pestri. Izjemno porjaveli konji Przewalskega in mišjih tarpanov imajo tako rekoč postrižene šiške, grive in repe.
V Srednji in Severni Ameriki so divje konje popolnoma iztrebili Indijanci in so se tam pojavili šele po prihodu Evropejcev v 15. stoletju. Divji potomci konkvistadorjev so povzročili številne črede mustangov, katerih število je zdaj nadzorovano s streljanjem.
Poleg mustangov sta v Severni Ameriki dve vrsti divjih otoških ponijev – na otokih Assateague in Sable. Poldivje črede konj Camargue najdemo na jugu Francije. V britanskih gorah in močvirjih lahko najdete tudi nekaj divjih ponijev.
Naši najljubši konji
Človek je ukrotil konja in ustvaril več kot 300 njegovih pasem. Od težkokategornikov do miniaturnih ponijev in čednih dirkalnih pasem. V Rusiji se vzreja približno 50 pasem konj. Najbolj znan med njimi je orlovski kasač. Izjemno bela barva, odličen kas in okretnost - te lastnosti je tako cenil grof Orlov, ki velja za ustanovitelja te pasme.
Vprašanje 1. Kakšna je razlika med makro- in mikroevolucijo?
Z mikroevolucijo razumemo nastanek novih vrst.
Koncept makroevolucije označuje izvor nadspecifičnih taksonov (rod, red, klan, vrsta).
Kljub temu ni bistvenih razlik med procesi nastajanja novih vrst in procesi nastajanja višjih taksonomskih skupin. Izraz "mikroevolucija" v sodobnem pomenu je leta 1938 uvedel N. V. Timofeev-Resovski.
Vprašanje 2. Kateri procesi so gonilne sile makroevolucije? Navedite primere makroevolucijskih sprememb.
V makroevoluciji potekajo isti procesi kot pri speciaciji: nastanek fenotipskih sprememb, boj za obstoj, naravna selekcija, izumrtje najmanj prilagojenih oblik.
Posledica makroevolucijskih procesov so pomembne spremembe v zunanji zgradbi in fiziologiji organizmov, kot je na primer nastanek zaprtega krvožilnega sistema pri živalih ali pojav stomatov in epitelijskih celic pri rastlinah. Med temeljne tovrstne evolucijske pridobitve sodi nastanek socvetij ali preoblikovanje prednjih okončin plazilcev v krila in številne druge.
Vprašanje 3. Katera dejstva so podlaga za študij in dokaze o makroevoluciji?
Najprepričljivejši dokazi za makroevolucijske procese prihajajo iz paleontoloških podatkov. Paleontologija preučuje fosilne ostanke izumrlih organizmov in ugotavlja njihove podobnosti in razlike s sodobnimi organizmi. Iz ostankov paleontologi rekonstruirajo videz izumrlih organizmov, spoznavajo floro in favno preteklosti. Na žalost nam preučevanje fosilnih oblik daje nepopolno sliko razvoja flore in favne. Večino ostankov sestavljajo trdni deli organizmov: kosti, lupine, zunanja nosilna tkiva rastlin. Zelo zanimivi so fosili, ki so ohranili sledi rovov in prehodov starodavnih živali, odtise udov ali celih organizmov, ki so ostali na nekoč mehkih usedlinah.
Vprašanje 4. Kakšen je pomen preučevanja filogenetskih serij?gradivo s strani
Preučevanje filogenetskih nizov, zgrajenih na podlagi podatkov iz paleontologije, primerjalne anatomije in embriologije, je pomembno za nadaljnji razvoj splošne teorije evolucije, konstrukcijo naravnega sistema organizmov in rekonstrukcijo slike evolucije. določena sistematska skupina organizmov.
Trenutno znanstveniki za izgradnjo filogenetskih serij vse pogosteje uporabljajo podatke iz ved, kot so genetika, biokemija, molekularna biologija, biogeografija, etologija itd.
