РЕФЕРАТ

на тему:

Сучасні погляди на проблему еволюції

Ще в першій половині XIX ст. було отримано дані, які підтверджували єдність походження всього органічного світу. До них належить виявлення клітинної будови рослин, тварин і людини. Видатний французький зоолог Ж. Кюв'є встановив єдині плани будови кожного типу тварин. Усі хребетні тварини мають двобічну симетрію, порожнину тіла, хребет, череп, дві пари кінцівок; серце в усіх хребетних тварин розміщене на черевному боці, а нервова система — на спинному, вона складається з головного і спинного мозку. Єдність плану будови кожного типу тварин свідчить про єдність їх походження.

Після виходу в світ праць Ч. Дарвіна порівняльна анатомія отримала поштовх до розвитку і, в свою чергу, зробила значний внесок у розвиток дарвінізму.

Мал. 1. Скелети передніх кінцівок різних хребетних:

1 — ящірки; 2 — черепахи; S — крокодила; 4 — голуба; 5 — кажана; 6 — кита; 7 — крота; 8 — людини

Велику роль відіграло встановлення гомологічності органів. Гомологічні органи можуть виконувати різні функції і в зв'язку з цим дещо відрізнятися за будовою, однак побудовані вони за одним планом і розвиваються з одного і того самого зародкового зачатка. Такі передні кінцівки всіх хребетних: лапка кролика, крило кажана, ласт тюленя, рука людини тощо. Скелет кожного із цих організмів має плече, передпліччя, в якому дві кістки, кістки зап'ястка, п'ястка і фаланги пальців. Те ж саме стосується і задніх кінцівок. Було виявлено, що молочні залози гомологічні потовим, щелепи ракоподібних — їхнім кінцівкам, шерсть ссавців — пір'ю птахів і лусці плазунів, зуби ссавців — лусці акул, частини квітки (маточка, тичинка, пелюстки) — листкам тощо.

На відміну від гомологічних, аналогічні органи можуть бути подібними за будовою, оскільки виконують однорідні функції, але не мають спільного плану будови і походження. Прикладами, їх можуть бути крило комахи і крило птаха, зябра ракоподібних і зябра риб. У рослин аналогічними є колючка кактуса (видозміна листка) і шипи троянди (вирости шкірки). Для встановлення спорідненості між організмами вони не важливі.

Для доказу еволюції мають значення атавістичні органи, які були характерними для далеких предків і в нормі у сучасних організмів не трапляються. Природно, що такі ознаки пов'язані з філогенетичною спорідненістю. Прикладом атавізму є поява бічних пальців у коней; смугастість свійських свиней; шийна фістула (утвір, гомологічний зябровим щілинам у нижчих хордових), хвостовий придаток, густий волосяний покрив усього тіла людини.

Рудиментарними називають органи, які втратили свої функції, але зберігаються у дорослих тварин. На відміну від атавістичних органів, які виникають дуже рідко, рудиментарні органи мають практично всі особини виду. Зазвичай вони наявні в зачатковому стані. Рудиментарними є залишки тазових кісток у безногої ящірки жовтопуза і китоподібних. Вони є доказом походження цих тварин від предків, які мали розвинені кінцівки.

У людини рудиментарними органами є: куприк — залишок хвостових хребців, зачаткові вушні м'язи, що свідчить про те, що предки людини мали рухливу вушну раковину, зачаткова третя повіка — гомолог мигальної перетинки наших далеких предків та ін. На кореневищах папороті, пирію, конвалії можна виявити лусочки — рудименти листків.

Порівняльноанатомічні дослідження сучасних прогресивних і примітивних форм дають змогу виявити "'перехідні форми", які допомагають відтворювати шляхи еволюції окремих груп організмів. Морська тварина баланоглос поєднує в собі ознаки тварин типу голкошкірих і типу хордових.

Ланцетник має низку ознак, які наближають його, з одного боку, до голкошкірих і напівхордових (баланоглос), а з Іншого — до хребетних, разом з якими він належить до одного типу — хордових.

Серед сучасних ссавців існують однопрохідні (мають клоаку і під час розмноження відкладають яйця, як плазуни), сумчасті і плацентарні. Порівняння їх свідчить про те, що ссавці споріднені з плазунами і що еволюція ссавців ішла від тварин, які відкладали яйця, до живородних форм з іще недорозвиненою плацентою і, нарешті, до тварин, що народжують вже добре сформованих малят.

Ембріологічні докази еволюції. Ще до виходу в світ основної праці Ч. Дарвіна академік Російської Академії наук К. М. Бер встановив, що ембріони різних тварин більше подібні між собою, ніж дорослі форми. В цій закономірності Ч. Дарвін вбачав важливий доказ еволюції. Він вважав, що в зародковому розвитку мають повторюватися ознаки предків. У післядарвінівський період зв'язок онтогенезу з філогенезом було підтверджено численними дослідженнями. Російські вчені О. О. Ковалевський і 1.1. Мечников довели, що в усіх багатоклітинних організмів (безхребетних, починаючи з червів, і хребетних) закладаються три зародкових листки, з яких згодом формуються всі органи. Це підтверджує єдність походження всього тваринного світу. Порівнянням розвитку зародків усіх класів хребетних виявляють велику подібність їх на ранніх стадіях розвитку. Вона стосується як зовнішньої, так і внутрішньої будови хорди, органів кровоносної і видільної систем. У міру розвитку подібність зменшується, вимальовуються ознаки класу, потім ряду, роду і виду. Цим підтверджується спорідненість усіх хордових (мал. 1).

На підставі ембріологічних досліджень, проведених над об'єктами різних типів тварин, Ф. Мюллер і Е. Геккель (незалежно один від одного) сформулювали біогенетичний закон. Стисле формулювання цього закону таке: онтогенез є коротким повторенням філогенезу.

Подальші ембріологічні дослідження довели, що біогенетичний закон справедливий лише в загальних рисах. Фактично немає жодної стадії розвитку, в якій би зародок повністю повторював будову якогонебудь із своїх предків. Зародок птаха або ссавця ніколи цілком не повторює будову риби, але на певній стадії розвитку у нього утворюються зяброві щілини і зяброві артерії. В онтогенезі повторюється будова не дорослих форм предків, а ембріонів. У зародків ссавців утворюється не зябровий апарат дорослої риби, а лише закладка зябрового апарату зародків риб.

Встановлено, що в зародковому розвитку утворюються не тільки органи, пов'язані з повторенням ознак, а й тимчасові органи, що забезпечують функцію існування зародків у тих умовах, в яких вони проходять розвиток.

Академік М. О. Сєверцов уточнив і доповнив положення біогенетичного закону. Він довів, що в процесі онтогенезу відбувається випадання окремих етапів історичного розвитку, повторення зародкових стадій розвитку предків, а не дорослих форм, виникають зміни, яких не було у предків. Нові спадкові ознаки, які змінюють будову дорослого організму і напрям еволюції, з'являються в різні періоди ембріонального розвитку. Чим пізніше в процесі зародкового розвитку виникають нові ознаки, тим повніше виявляється біогенетичний закон.

Мал.2. Послідовні стадії розвитку ембріонів хребетних:

1 — акули; 2 — ящірки; 3 — курки; 4 — шимпанзе; 5 — людини

Палеонтологічні докази еволюції. Ч. Дарвін вважав, що саме палеонтологія, яка вивчає викопні рештки колишніх мешканців Землі, має дати найвагоміші докази на користь еволюції. Ч. Дарвін гостро відчував нестачу відомостей про перехідні форми, викопні організми, які б мали ознаки давніх і більш молодих груп, що належать до різних класів і типів. Перші найвагоміші палеонтологічні докази еволюції здобув В. О. Ковалевський (1842—1883). Йому вдалося з'ясувати послідовні етапи розвитку непарнокопитних, до яких належить кінь. Давній предок коня, знайдений у відкладах третинного періоду, був заввишки близько 30 см, мав по чотири пальці на передніх і по три — на задніх кінцівках. Він пересувався, спираючись на всі фаланги пальців, що було пристосуванням до існування в болотистій місцевості. Його їжею були плоди і насіння.

Далі в зв'язку зі зміною клімату лісів ставало все менше і на наступному етапі еволюції предки коня виявились на відкритій місцевості типу степів. Це зумовило виживання особин, здатних до швидкого бігу (щоб врятуватись від хижаків), що досягалося видовженням кінцівок і зменшенням поверхні опори, тобто зменшенням числа пальців, які торкаються землі. Одночасно йшов добір щодо пристосування до живлення степовими травами. З'явились складчасті зуби з великою поверхнею жування, необхідною для перетирання цупкої рослинної їжі. Поступово все більшим ставав середній палець, бічні пальці дедалі зменшувались. В результаті викопний кінь, як і сучасний, мав уже на кожній кінцівці лише по одному пальцю, на кінчик якого він спирався. Висота його збільшилась до 150 см. Усе тіло добре пристосувалось до існування у відкритих степових просторах (мал. 2).

Після дослідження В. О. Ковалевського було встановлено філогенетичні ряди багатьох інших тварин: хоботних, хижаків, молюсків.

Нині геологічну історію Землі вивчено досить детально. В найдавніших пластах виявляють рештки різних типів безхребетних, і лише у пізніших з'являються рештки хребетних. Встановлено, що чим молодші пласти, тим рештки рослин і тварин ближчі до сучасних. Виявлено і "перехідні форми". Важливою знахідкою був археоптерикс — першоптах, який зберіг низку ознак плазунів. Ознаки птаха: загальний вигляд, наявність пір'я, подібність задніх кінцівок з цівкою. Ознаки плазунів: наявність хвостових хребців, зубів, черевних ребер. Знайдено "перехідну форму" між

Мал. 3. Еволюція коня:

1 — еогіггус; 2 — меригіпус; 3 — гіперіон; 4 — сучасний кінь плазунами і ссавцями — звірозубих ящерів (теріодонтів), яких зближує із ссавцями будова черепа, хребта, кінцівок. Якщо у плазунів усі зуби однотипні, то у теріодонтів простежувалось диференціювання зубів на різці, ікла, кутні, що дало змогу назвати цих викопних ящерів звірозубими.

Серед викопних решток виявлено насіннєві папороті, які мали ознаки частково папоротей, частково голонасінних. Це є доказом походження насіннєвих рослин від папоротеподібних.

Головні напрями органічної еволюції. В працях академіків О. М. Сєверцова та І. І. Шмальгаузена виділено два напрями еволюції: біологічний прогрес і біологічний регрес. Разом з тим О. М. Северцов запропонував розмежовувати поняття морфофізіологічного і біологічного прогресу (і, відповідно, регресу). Під морфофізіологічним прогресом розуміють зміну структури організму, що лежить в основі еволюції форм життя від простих до складних, від одноклітинних до багатоклітинних, від двошарових до тришарових.

Морфофізіологічний регрес — спрощення організації, що виявляється в редукції деяких органів. Зазвичай регресивний розвиток одних органів супроводжується прогресивним розвитком інших. Так, у тварин, що ведуть прикріплений спосіб життя, з'являються пристосування для захоплення поживи (сифони, щупальця тощо).

Біологічний прогрес у процесі розвитку органічного світу простежується у тих систематичних категорій, які виявляються найпристосованішими до зміни умов навколишнього середовища. У зв'язку з цим значно збільшується чисельність особин цієї групи організмів і розширюється ареал, який вони займають. Утворюються нові види, підвиди, популяції. Отже, біологічний прогрес виявляється у прогресуючих видів або систематичної категорії вищого рангу. Нині в стані біологічного прогресу перебувають деякі групи покритонасінних рослин, круглих червів, комах, костистих риб, птахів, ссавців.

Біологічний регрес пов'язаний із зниженням пристосованості організмів до зміни умов середовища, зменшенням їх чисельності і скороченням ареалу. Таким видам загрожує небезпека вимирання. Нині багатьом видам рослин і тварин загрожує небезпека вимирання, часто в зв'язку з діяльністю людини. Такі види занесено до Червоної книги. Для багатьох з видів небезпека вимирання вже відвернена (наприклад, сайгак, зубр та ін.). У зв'язку зі змінами сольового режиму Азовського моря виникла загроза вимирання низки планктонних організмів, які можуть жити лише в опрісненій воді, і як наслідок — вимирання тих видів риб, які живляться відповідними видами планктонних організмів. У зв'язку з цим розробляються проекти відновлення попереднього сольового режиму Азовського моря.

Біологічний прогрес, який писав О. М. Сєверцов, може досягатися не тільки шляхом морфофізіологічного прогресу, як у квіткових рослин і хребетних тварин, а й іншими шляхами, без ускладнення організації, а іноді навіть у результаті її спрощення (як у стьожкових червів). О. М. Сєверцов встановив такі три шляхи реалізації еволюції: ароморфози, ідіоадаптації, загальна дегенерація.

Ароморфози — це зміни, які підвищують морфофізіологічну організацію, загальну життєздатність організмів. Це вузлові моменти еволюції, які зумовлюють виникнення нових груп органічного світу — класів, типів. Прикладом ароморфозу є: виникнення щелеп, плавців у риб; перетворення плавального міхура на легені; утворення серця та його подальша еволюція; перетворення плавців риб на п'ятипалі кінцівки в амфібій; багатсклітинність, утворення тканин і органів у рослин, що забезпечило вихід їх із води на суходіл; поява кори головного мозку тощо. Перетворення парних плавців кистеперих риб на парні кінцівки земноводних стало передумовою виходу хребетних на суходіл. Поява яйця, зародкових оболонок навколо нього забезпечила розвиток хребетних на суходолі, і тільки завдяки цьому сформувались справжні наземні хребетні, не пов'язані в період розмноження з водою. Розвиток три, а згодом і чотирикамерного серця забезпечив їх теплокровність і можливість завоювання всіх середовищ існування. О. М. Северцов зазначав, що ароморфози — це стрибки у розвитку, що підносять організацію тієї або іншої групи тварин чи рослин на вищий щабель і тим самим створюють передумови для подальшого прогресивного розвитку. Отже, прогресивна еволюц.я здійснюється ніби східцями вгору.

Ідіоадаптації — це зміни, які не підвищують рівня організації організмів, але дають їм змогу краще пристосуватися до вузьких конкретних умов життя. Порівняємо будову тіла у птахів: курки, качки, ластівки, дятла і багатьох інших. Рівень організації в них один, але, наприклад, форма і розмір дзьоба у всіх різні, пристосовані до певної їжі. У ссавців, що мешкають у воді (китоподібні) і на суходолі, — рівень організації один (у будові, наприклад, органів кровообігу, дихання, виділення), а форми тіла, кінцівок — різні. Типовими прикладами ідіоадаптацій можуть бути захисне забарвлення тіла у тварин; колючки і шипи — у рослин, різні пристосуіання для поширення насіння.

Шляхом ідіоадаптацій виникають нижчі систематичні категорії — види, роди, родини.

Загальна дегенерація — це зміни, пов'язані із спрощенням організації і зниженням активіих функцій частини органів, ніби сходинка вниз (явище протилежне ароморфозу), але й вони можуть сприяти кращій пристосованості організмів. Тут спрощення організації особини приводить до біологічного прогресу виду, йогс розквіту. Пристосування, пов'язані зі спрощенням організації, зазвичай спостерігаються в організмів, які перейшли до осілого способу життя або паразитизму. Стьожкові черви втратили органи травлення, паразитичні рослини — повитиця — листки, замість коренів у них присоски. Зазвичай спрощення організації супроводжується інтенсивним розвитком статевої системи.

В історії розвитку органічного світу різні напрями еволюційного процесу взаємозв'язані. На вищий ступінь організації підіймають ароморфози. За ароморфозами йдуть ідіоадаптації, часом виникає і загальна дегенерація, але й за нею з'являються ідіоадаптації.