Макроэволюция. Основные доказательства эволюции

Согласно синтетической теории эволюции, протекающий в природе эволюционный процесс разделяется на два этапа: микроэволюцию и макроэволюцию.

Макроэволюция включает процессы, приводящие к появлению систематических единиц крупнее вида. Изучая макроэволюцию, современное естествознание накопило ряд научных фактов, доказывающих эволюцию органического мира. Доказательством эволюции может считаться любой научный факт, который доказывает хотя бы одно из следующих положений.

  1. Единство происхождения жизни (наличие общих признаков у всех живых организмов).
  2. Родственные связи между современными и вымершими организмами или между организмами в крупной систематической группе (наличие общих признаков у современных и вымерших организмов или у всех организмов в систематической группе).
  3. Действие движущих сил эволюции (факты, подтверждающие действие естественного отбора).

Доказательства эволюции, добытые и накопленные в рамках определенной науки, составляют одну группу доказательств и называются по названию данной науки. Рассмотрим палеонтологические, эмбриологические, сравнительно-анатомические и молекулярно-генетические примеры доказательств эволюции.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология — наука об ископаемых остатках вымерших организмов. Основателем эволюционной палеонтологии считается русский ученый В. О. Ковалевский. К доказательствам эволюции можно отнести ископаемые переходные формы и филогенетические ряды современных видов.

Ископаемые переходные формы — это вымершие организмы, сочетающие в себе признаки более древних и эволюционно более молодых групп. Они позволяют выявить родственные связи, доказывающие историческое развитие жизни. Такие формы установлены как среди животных, так и среди растений. Переходной формой от кистеперых рыб к древним земноводным — стегоцефалам — является ихтиостега. Эволюционную связь между пресмыкающимися и птицами позволяет установить первоптица (археоптерикс). Связующим звеном между пресмыкающимися и млекопитающими является звероящер из группы терапсид. Среди растений переходной формой от водорослей к высшим споровым являются псилофиты (первые наземные растения). Происхождение голосеменных от папоротниковидных доказывают семенные папоротники, а покрытосеменных от голосеменных — саговниковые.

Филогенетические (от греч. phylon — род, племя, genesis — происхождение) ряды — последовательности ископаемых форм, отражающие историческое развитие современных видов (филогенез). В настоящее время такие ряды известны не только для позвоночных, но и для некоторых групп беспозвоночных животных. Русский палеонтолог В. О. Ковалевский восстановил филогенетический ряд современной лошади.

Эмбриологические доказательства эволюции

Эмбриология — наука, изучающая зародышевое развитие организмов. В рамках данной науки были сформулированы закон зародышевого сходства (К. Бэр) и биогенетический закон (Э. Геккель, Ф. Мюллер), доказывающие эволюцию.

Сравнивая зародышевые стадии представителей разных классов позвоночных животных, натуралист К. Бэр в начале XIX в. сформулировал закон зародышевого сходства: чем более ранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между разными организмами. Этот закон доказывает родственные связи между организмами в крупной систематической группе.

Во второй половине XIX в. ученые Э. Геккель и Ф. Мюллер установили наличие связи между индивидуальным развитием особей (онтогенезом) и историческим развитием видов (филогенезом). Они сформулировали биогенетический закон: онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Позже биогенетический закон был дополнен А. Н. Северцовым и И. И. Шмальгаузеном. Они показали, что в онтогенезе повторяются не взрослые формы предков, а их зародышевые стадии, причем некоторые из них могут выпадать. Например, у человека зародыш имеет жаберные щели, сходные с таковыми у зародыша рыбы, а не у взрослой особи.

Биогенетический закон доказывает наличие родственных связей между современными организмами и их предками.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Сравнительная анатомия изучает строение организмов разных систематических групп в сравнительном плане. К доказательствам эволюции, установленным данной наукой, относятся: гомологичные и аналогичные органы, рудименты, атавизмы.

Гомологичные органы формируются из одинаковых эмбриональных зачатков (на одной генетической основе) и занимают на теле организмов одинаковое положение. Например, передние конечности у разных позвоночных животных могут существенно отличаться в зависимости от выполняемой функции, но все они имеют сходное строение.

Пары гомологичных органов у животных составляют: плавательный пузырь рыб и легкие наземных позвоночных; ядовитые железы змей и слюнные железы других организмов; зубы млекопитающих и чешуя акул; жало пчелы и яйцеклад других насекомых.

Гомологичными органами у растений являются: колючки кактуса и барбариса, усики гороха, ловчие кувшины насекомоядных растений, почечные чешуи, пленчатые редуцированные листья хвоща. Все эти органы являются листьями по происхождению, но выполняют разные функции.

Гомологичные органы позволяют установить родственные связи между организмами и доказывают действие разнонаправленного естественного отбора.

Аналогичные органы формируются из разных эмбриональных зачатков (на разной генетической основе) и занимают на теле и внутри тела организмов неодинаковое положение. Например, разные по происхождению колючки у растений. У животных к аналогичным органам относятся: жабры головастиков, рыб, морских кольчатых червей, личинок стрекоз; бивни моржа и слона; крылья птицы и бабочки; конечности крота и медведки.

Аналогичные органы не позволяют установить родственные связи между организмами, но доказывают действие однонаправленного естественного отбора.

Рудименты (от лат. rudimentum — зачаток) — недоразвитые органы современных организмов, которые были хорошо развиты у их предков. Они постепенно утратили свое значение и сейчас находятся на стадии исчезновения. Рудименты сохраняются в течение всей жизни у всех особей данного вида. Примерами рудиментов являются: недоразвитые глаза у пещерных видов животных и кротов, зачатки крыльев у птицы киви, редуцированные зубы у муравьедов, зачатки задних конечностей у китов и дельфинов, задняя пара крыльев у мух (жужжальца), зачатки тазовых костей у змей. У человека к рудиментам относятся: аппендикс, мышцы ушной раковины, третье веко, копчик.

Рудименты подтверждают наличие родственных связей между современными и вымершими организмами. Они также доказывают действие естественного отбора, удаляющего ненужный признак.

Атавизмы (от лат. atavus — предок) — признаки отдаленных предков, появляющиеся у некоторых современных организмов как отклонение от нормы. Они были утрачены в процессе эволюции. Возникновение атавизмов доказывает, что в генотипах современных организмов сохранились гены предков, отвечающие за эти признаки. Но действие этих генов заблокировано. В случаях, когда блокирование снимается, проявляется признак предков. В отличие от рудиментов атавизмы присутствуют только у отдельных особей. К атавизмам относятся: выраженный волосяной покров на всем теле, развитый хвост и дополнительные пары молочных желез у человека, трехпалые конечности у лошади. Атавизмы доказывают родственные связи между современными и вымершими организмами.

Молекулярно-генетические доказательства эволюции

Молекулярная биология — наука, изучающая процессы жизнедеятельности организмов на молекулярном уровне. Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов. В рамках этих наук было доказано, что у всех организмов наследственная информация хранится в ДНК, состоящей из четырех типов нуклеотидов. Эта информация зашифрована с помощью универсального триплетного кода. Как вы уже знаете, ДНК входит в состав хромосом, количество которых является видовой характеристикой. Расшифровка наследственной информации у всех организмов происходит в процессе транскрипции и трансляции с участием иРНК и тРНК. Все эти факты доказывают единство происхождения жизни и, следовательно, являются доказательствами эволюции.

Доказательства эволюции накоплены в области разных наук. Палеонтология установила наличие ископаемых переходных форм и филогенетические ряды современных видов. В эмбриологии были открыты закон зародышевого сходства и биогенетический закон. К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относятся: гомологичные и аналогичные органы, рудименты и атавизмы. В рамках молекулярной биологии и генетики получены доказательства единства происхождения жизни.