Меню

Результаты эволюции: приспособленность, многообразие видов. Доказательства эволюции живой природы

Как известно, эволюция не имеет финалистического характера, то есть нельзя предсказать, когда и чем закончится эволюционный процесс. Однако можно говорить о результатах эволюции. По Ч. Дарвину, результатами эволюции является возникновение новых видов, повышение уровня организации и совершенствование приспособлений организмов к условиям среды обитания – адаптаций. Под адаптацией понимают специальные морфофизиологические свойства, способные обеспечить выживание и размножение организмов в конкретных условиях среды. Любая адаптация относительна: признак, появление которого целесообразно в одной среде, совсем необязательно окажется столь же полезен в другой, или просто при изменившихся условиях.

Адаптации можно классифицировать по механизму возникновения, по типу среды, по эволюционной значимости, по морфофизиологическому содержанию и др.

По типу среды они подразделяются следующим образом.

  • Генотипические – взаимная приспособленность и организованное функционирование элементов внутри генотипа. Взаимное согласованное функционирование различных органов, их приспособленность друг к другу, направленные на реализацию единой функции, называется коадаптацией.
  • Внутрипопуляционные – происходящие на уровне отдельных популяций. Пример – определенная плотность популяции и уровень ее гетерозиготности.
  • Ценотические – отношения «хищник–жертва», «паразит–хозяин», организмы-симбионты, насекомоопыляемые (энтомофильные) растения.

По эволюционной значимости:

  • Специализация обычно связана с локальными условиями существования и присуща отдельным видам либо небольшим группам видов (форма листьев растений разных сред обитания, окраска покровов отдельных видов насекомых и так далее);
  • Глобальные адаптации затрагивают крупные надвидовые таксоны (эндоскелет позвоночных, развитие кровеносной системы и определённого плана строения сердца, использование гемоглобина как белка-переносчика кислорода в крови).

Совокупность исторически сложившихся особенностей строения биологических систем, которые являются адаптацией к ныне существующим условиям, называется биологической целесообразностью. Как и адаптации, она относительна, и не является чем-то, изначально присущим каждому виду, а возникает под давлением отбора в ходе развития группы того или иного ранга. Возникновение биологической целесообразности путем адаптивного преобразования живых систем является следствием не наследования приобретенных свойств (ламаркизм), а приобретения наследственных.

Многообразие видов с точки зрения теории эволюции объясняется явлением адаптивной радиации (Ковалевский, 1875; Осборн, 1915). Адаптивная радиация – это процесс разделения в ходе адаптивной (приспособительной) эволюции предкового «ствола» развития группы организмов на обособленные ветви. Этот процесс начинается с возникновения различий между популяциями, приводящих затем к образованию подвидов в результате дизруптивного (рассекающего) отбора. Каждый из подвидов при дальнейшей изоляции (репродуктивной, трофической, сезонной, географической) может обособляться в самостоятельные виды. Примером адаптивной радиации может служить развитие всех плацентарных млекопитающих от одного гипотетического предка.

То, что эволюция действительно имеет место, подтверждают её прямые и косвенные доказательства. Основные их направления были заложены самим Чарльзом Дарвином и его современниками.

  • Данные палеонтологии. Основанная Ч. Лайелем историческая геология постулирует, что последовательная смена слоёв пород на глубоких их срезах (природными «срезами» являются впадины, каньоны, трещины земной коры) соответствует смене флор и фаун в период, соответствующий тому или иному слою. Палеонтологическим доказательством эволюции являются переходные формы – ископаемые организмы, сочетающие в своем строении признаки эволюционно более древних и молодых групп. Самый известный из примеров – «первоптица» археоптерикс, которую считают переходной формой от рептилий к птицам. Последовательно связанные друг с другом ископаемые образуют филогенетические ряды, например, ряд предков современных лошадей.

  • Биогеографические данные, то есть данные о распространении живых организмов, могут быть использованы как иллюстрация эволюционного процесса. В связи с этим на планете выделяют биогеографические области, которые в свою очередь делятся на флористические и фаунистические. Степень их общности и различия определяется историей того или иного участка физико-географической оболочки Земли (особенностями возникновения и протекания процессов изоляции, образованием связей между ранее разделенными областями и т. д.). Особенности распространения близкородственных видов, эволюция островных (то есть изолированных от остального мира) форм (например, дарвиновых вьюрков) и прерывистое распространение некоторых видов являются подтверждениями протекания процесса эволюции.

  • Данные морфологии. Считается, что общность строения и функционирования указывает на общность либо единство происхождения организмов. Из множества используемых морфологических подходов наиболее показательны следующие подходы.

    • Гомология органов. Гомологичными называют органы, развивающиеся из сходных зачатков и находящиеся в сходных взаимоотношениях с окружающей средой (например, гомологичны кости скелета передней конечности наземных позвоночных, различные видоизменения листовой пластинки у растений).
    • Аналогия органов – сходство внешней формы органов, не обусловленное общностью происхождения, но являющееся результатом приспособления к одинаковым условиям среды обитания. Колючки боярышника, акации, ежевики и барбариса являются аналогами, но не гомологами.
    • Рудименты и атавизмыРудименты – относительно упрощённые по сравнению с гомологичными органами других организмов, недоразвитые структуры, утратившие свое значение в процессе филогенеза (например, ушные мышцы человека, а также мышцы, обеспечивающие образование «гусиной кожи» – у животных они поднимают шерсть, участвуя в терморегуляции). Их наличие показывает присутствие в филогенетической истории особи предковых форм с «прапризнаками». Атавизмы – появление у представителей современных видов признаков, которые существовали у отдалённых предков и сейчас никакого адаптивного значения не имеют. Примерами являются трехпалость лошадей, развитие дополнительной пары молочных желез (полимастия), гипертрихоз (формирование на теле человека избыточного волосяного покрова) и др. Рудиментарные органы присутствуют у всех особей данной популяции, атавизмы – лишь у некоторых.
    • Сравнительно-анатомические ряды – построение ряда из данных о строении гомологичных органов с последующим анализом наблюдающихся в ряду закономерностей. Примером является общность планов строения конечностей тапира, носорога и лошади.
  • Данные эмбриологии – согласно закону Бэра, чем на более ранней стадии развития находится эмбрион, тем больше сходства в морфологических и сравнительно-анатомических признаках прослеживается с другими организмами. Различия, характерные для той или иной систематической группы, появляются на белее поздних стадиях эмбриогенеза. По Ч. Дарвину, это свидетельствует об общности происхождения организмов.

    Кроме того, Дарвином было обнаружено явление рекапитуляции – повторение в процессе эмбриогенеза современных видов признаков, характерных для предковых форм; эта закономерность получила название биогенетического закона (Э. Геккель), минимальная формулировка которого звучит так: «Онтогенез (индивидуальное развитие организмов) является кратким повторением филогенеза (эволюционного пути, пройденного видом)». Так, зародыш человека на разных стадиях развития имеет перепонки между пальцами, жаберные щели, хвост и т. д. Позже биогенетический закон получил некоторые уточнения: повторяются не взрослые, а зародышевые признаки (зародыш млекопитающего похож на зародыш рыбы), отдельные стадии могут выпадать.

  • Данные физиологии и биохимии. Данные секвенирования – определения последовательности – генома также показывают высокую степень постоянства сочетания азотистых оснований ДНК между родственными группами и его вариацию между более отдаленными. Такая же зависимость обнаружена и для аминокислотной последовательности некоторых белков (например, цитохромов дыхательной цепи митохондрий, отдельных ферментов). Наука, систематизирующая живые организмы по признаку степени различия их геномов, называется геносистематикой.

    Сравнительная физиология, по аналогии со сравнительной анатомией, также показывает наличие общего плана в строении систем органов и в механизмах регуляции их деятельности между родственными организмами.