Основные закономерности эволюции

Элементы макроэволюции

Эво­лю­ци­он­ные про­цес­сы слож­но на­блю­дать и опи­сы­вать на­пря­мую. Мы видим во­круг себя ре­зуль­тат эво­лю­ции, ко­то­рая про­дол­жа­лась мил­ли­о­ны лет. Оче­вид­но, что в таких вре­мен­ных рам­ках че­ло­век пока что не может по­ста­вить экс­пе­ри­мент. Стоит от­ме­тить все-та­ки, что эво­лю­ци­он­ные экс­пе­ри­мен­ты воз­мож­ны и даже про­во­дят­ся на ор­га­низ­мах, у ко­то­рых время жизни мак­си­маль­но скон­цен­три­ро­ва­но: у бак­те­рий смена «по­ко­ле­ний» про­ис­хо­дит за 20–30 минут. 

Наи­бо­лее круп­ные за­ко­но­мер­но­сти, ко­то­рые на­блю­да­ют­ся в рам­ках мак­ро­э­во­лю­ции, были ис­сле­до­ва­ны и опи­са­ны в XIX и XX веке.

Эле­мен­ты мак­ро­э­во­лю­ции:

Кон­вер­ген­ция при­зна­ков

Ди­вер­ген­ция при­зна­ков

Па­рал­ле­лизм

 Дивергенция

Ди­вер­ген­ция – это на­коп­ле­ние раз­ли­чий в струк­ту­ре и функ­ци­ях ка­ко­го-то ор­га­на в про­цес­се эво­лю­ции. В ре­зуль­та­те ди­вер­ген­ции из од­но­го ор­га­на об­ра­зу­ет­ся несколь­ко раз­лич­ных ор­га­нов, свя­зан­ных общ­но­стью про­ис­хож­де­ния.

На­при­мер, верх­ний пояс ко­неч­но­стей по­зво­ноч­ных пре­вра­тил­ся в лапы и кры­лья реп­ти­лий, кры­лья ле­ту­чих мышей и птиц, плав­ни­ки дель­фи­нов, ноги ко­пыт­ных и руки при­ма­тов.  

Все эти ор­га­ны вы­пол­ня­ют раз­ные функ­ции, но имеют оди­на­ко­вое про­ис­хож­де­ние.

 Гомологичные органы

Рис. 1. Го­мо­ло­ги­че­ские ор­га­ны по­зво­ноч­ных

Ор­га­ны, ко­то­рые об­ра­зо­ва­лись в ре­зуль­та­те ди­вер­ген­ции, на­зы­ва­ют­ся го­мо­ло­гич­ны­ми (рис. 1). Они об­ра­зу­ют­ся из сход­ных эм­бри­о­наль­ных за­чат­ков.  

Ди­вер­ген­ция обес­пе­чи­ва­ет мор­фо­ло­ги­че­ское раз­но­об­ра­зие живых су­ществ.

 Конвергенция

Кон­вер­ген­ция – про­цесс, об­рат­ный ди­вер­ген­ции. Это об­ра­зо­ва­ние ор­га­нов, близ­ких по функ­ци­ям и стро­е­нию, но от­ли­ча­ю­щих­ся по про­ис­хож­де­нию.

 Аналогичные органы

Рис. 2. Ана­ло­гич­ные ор­га­ны: кры­лья птицы и ба­боч­ки

Но, на самом деле они раз­ви­ва­лись со­вер­шен­но неза­ви­си­мо из раз­лич­ных пред­ко­вых форм. Тре­бо­ва­ние среды и вли­я­ние есте­ствен­но­го от­бо­ра обу­сло­ви­ли их внеш­нее сход­ство.

Ор­га­ны, вы­пол­ня­ю­щие оди­на­ко­вые функ­ции, но име­ю­щие раз­лич­ное про­ис­хож­де­ние, на­зы­ва­ют­ся ана­ло­гич­ны­ми (рис. 3).

Ти­пич­ный при­мер ана­ло­гич­ных ор­га­нов – это глаза го­ло­во­но­гих мол­люс­ков и по­зво­ноч­ных. Эти ор­га­ны фор­ми­ро­ва­лись неза­ви­си­мо в те­че­ние сотен мил­ли­о­нов лет, и в итоге по­лу­чи­лись прак­ти­че­ски оди­на­ко­вы­ми, от­ли­ча­ю­щи­ми­ся толь­ко в де­та­лях.

Рис. 3. Ана­ло­гич­ные ор­га­ны: глаза мол­люс­ка (ось­ми­но­га или каль­ма­ра) и че­ло­ве­ка

 Параллелизм

Тре­тий эле­мент в про­цес­се пре­об­ра­зо­ва­ния – это нечто сред­нее между ди­вер­ген­ци­ей и кон­вер­ген­ци­ей, па­рал­ле­лизм – такой про­цесс, когда орган в ре­зуль­та­те ди­вер­ген­ции пре­вра­ща­ет­ся во мно­же­ство го­мо­ло­гич­ных ор­га­нов. Но затем, в ходе эво­лю­ции, эти го­мо­ло­гич­ные ор­га­ны вновь на­чи­на­ют вы­пол­нять общую функ­цию.

На­при­мер, кор­пус и пле­че­вые пояса у по­зво­ноч­ных дали мно­же­ство го­мо­ло­гич­ных ва­ри­ан­тов. Из оди­на­ко­вых эле­мен­тов ске­ле­та сфор­ми­ро­ва­лись ко­пыт­ные, птицы, рыбы, реп­ти­лии, но затем, в про­цес­се эво­лю­ции, часть из них вто­рич­но при­об­ре­ла оди­на­ко­вые при­зна­ки (рис. 4).

Рис. 4. При­мер па­рал­ле­лиз­ма в эво­лю­ции формы тела у хря­ще­вых рыб (акула), реп­ти­лий (их­тио­завр) и мле­ко­пи­та­ю­щий (дель­фин)

На­при­мер, кор­пу­са их­тио­зав­ра, акулы и дель­фи­на (и даже пинг­ви­на, плы­ву­ще­го в воде) очень по­хо­жи и об­ра­зо­ва­лись из оди­на­ко­вых эле­мен­тов ске­ле­та, но со­вер­шен­но раз­ны­ми эво­лю­ци­он­ны­ми пу­тя­ми.

Пред­ки их­тио­зав­ров были яще­ра­ми, пред­ка­ми дель­фи­нов были рас­ти­тель­но­яд­ные су­хо­пут­ные мле­ко­пи­та­ю­щие, пинг­ви­ны – птицы, а пред­ка­ми акул были древ­ние хря­ще­вые рыбы.

Эво­лю­ция идет тремя глав­ны­ми пу­тя­ми: путем ди­вер­ген­ции, путем кон­вер­ген­ции и путем па­рал­ле­лиз­ма.

 

Филогенез

Про­цесс ис­то­ри­че­ско­го раз­ви­тия вида на­зы­ва­ет­ся фи­ло­ге­не­зом.

 Основной филогенетический закон Геккеля

Важ­ным эта­пом в по­ни­ма­нии эво­лю­ции стало фор­му­ли­ро­ва­ние «ос­нов­но­го фи­ло­ге­не­ти­че­ско­го за­ко­на» Эр­не­стом Гек­ке­лем.

 Закон необратимости эволюции

«Он­то­ге­нез – это уско­рен­ное  по­вто­ре­ние фи­ло­ге­не­за» Э.Г. Гек­кель.

Гек­кель на­гляд­но про­де­мон­стри­ро­вал, что ор­га­низ­мы в про­цес­се эм­бри­о­наль­но­го раз­ви­тия по­вто­ря­ют все те этапы, ко­то­рые вид про­шёл в про­цес­се эво­лю­ци­он­но­го раз­ви­тия (см. видео). Важно по­нять, что мы го­во­рим о по­вто­ре­нии за­ро­ды­ше­вых ста­дий пред­ко­вых форм.

У за­ро­ды­ша че­ло­ве­ка на раз­ных эта­пах раз­ви­тия он­то­ге­не­за можно уви­деть жабры, сер­деч­ную труб­ку и про­чие при­зна­ки эм­бри­о­нов наших да­ле­ких пред­ков.

Дру­гой важ­ный закон фи­ло­ге­не­за – «закон необ­ра­ти­мо­сти эво­лю­ции». Несмот­ря на на­ли­чие кон­вер­ген­ции, сход­ство раз­ных видов ни­ко­гда не бы­ва­ют пол­ным.

Эво­лю­ци­он­ный про­цесс, в силу чрез­вы­чай­ной слож­но­сти живых ор­га­низ­мов, не может со­здать точ­ную копию ни су­ще­ству­ю­ще­го вида, ни вы­мер­ше­го. Каж­дый вид живых ор­га­низ­мов уни­ка­лен.

 Онтогенез

Итак, мы узна­ли, что в ре­зуль­та­те эво­лю­ции путем ди­вер­ген­ции могут об­ра­зо­вы­вать­ся го­мо­ло­гич­ные ор­га­ны, а путем кон­вер­ген­ции – ана­ло­гич­ные ор­га­ны. Вы­яс­ни­ли, что он­то­ге­нез по­вто­ря­ет этапы фи­ло­ге­не­за и что каж­дый вид живых ор­га­низ­мов уни­ка­лен.