Виды доказательств эволюции таблица. Доказательство эволюции - эмбриологические стадии развития животных

Современная наука обладает очень многими фактами, доказывающими существование эволюционного процесса. Это данные биохимии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики, биогеографии, палеонтологии и многих других дисциплин.

Доказательства единства происхождения органического мира. Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав. У всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены по единому принципу и из сходных компонентов. Особенно важно подчеркнуть, что высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот (см. § 14-16) едины для всего живого. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.

Большинство организмов имеют клеточное строение. Клетка - это основной «кирпичик» жизни. Ее строение и функционирование очень сходны у разных организмов. Деление клеток - митоз, а в половых клетках - мейоз - осуществляется принципиально одинаково у всех эукариот.

Крайне маловероятно, чтобы такое удивительное сходство в строении и функционировании живых организмов было следствием случайного совпадения. Оно результат общности их происхождения.

Эмбриологические доказательства эволюции. В пользу эволюционного происхождения органического мира говорят данные эмбриологии.

Русский ученый Карл Бэр (1792-1876) обнаружил поразительное сходство зародышей различных позвоночных. Он писал: «Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях как в целом, так и по способу развития отдельных частей. У меня в спирту сохраняются два маленьких зародыша, которые я забыл пометить, и теперь я совершенно не в состоянии сказать, к какому классу они принадлежат. Может быть, это ящерицы, может быть - маленькие птицы, а может быть - и очень маленькие млекопитающие, до того велико сходство в устройстве головы и туловища у этих животных. Конечностей, впрочем, у этих зародышей еще нет. Но если бы даже они и были на самых ранних стадиях своего развития, то и тогда мы ничего не узнали бы, потому что ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц, а также руки и ноги человека развиваются из одной и той же основной формы».

Рис. 52. Сходство начальных стадий эмбрионального развития позвоночных

На более поздних стадиях развития различия между эмбрионами увеличиваются, появляются признаки класса, отряда, семейства (рис. 52). Ч. Дарвин рассматривал сходство ранних стадий онтогенеза у разных представителей крупных таксонов как указание на их происхождение путем эволюции от общих предков. Современные открытия в области генетики развития подтвердили дарвиновскую гипотезу. Было показано, например, что важнейшие процессы раннего онтогенеза у всех позвоночных контролируются одними и теми же генами. Более того, многие из этих генов-регуляторов обнаружены и у беспозвоночных (червей, моллюсков и членистоногих). На рисунке 53 показаны районы активности генов семейства Нох во время формирования нервной системы у дрозофилы и мыши. Последний общий предок этих двух видов животных существовал более 500 млн лет назад. Несмотря на это, у мыши и у дрозофилы сохранились в основном неизменными не только сами гены-регуляторы, но и порядок их расположения в хромосомах, и последовательность их включения в онтогенезе, и взаимное положение районов развивающейся нервной системы, в которых эти гены активны.

Рис. 53. Сравнение районов активности генов, контролирующих развитие нервной системы у дрозофилы и мыши

Морфологические доказательства эволюции. Особую ценность для доказательства единства происхождения органического мира представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений (хлоропласты, способность использовать углекислый газ) и для простейших животных (жгутики, светочувствительный глазок и даже подобие ротового отверстия).

Еще Ламарк ввел деление животных на позвоночных и беспозвоночных. Долгое время между ними не обнаруживали связующих звеньев, пока исследования отечественного ученого А. О. Ковалевского не установили связь между этими группами животных. А. О. Ковалевский доказал, что типичное на первый взгляд беспозвоночное - сидячая асцидия - развивается из свободноплавающей личинки. Она имеет хорду и очень сходна с ланцетником, представителем, как тогда считали, позвоночных. На основании таких исследований всю группу животных, к которым принадлежали и асцидии, присоединили к позвоночным и дали этому типу наименование хордовых.

Связь между разными классами животных также хорошо иллюстрирует общность их происхождения. Яйцекладущие (например, ехидна и утконос) по ряду особенностей своей организации промежуточны между рептилиями и млекопитающими.

Строение передних конечностей некоторых позвоночных (рис. 54), например ласты кита, дельфина, лапы крота, крыла летучей мыши, лапы крокодила, крыла птицы, руки человека, несмотря на выполнение этими органами совершенно разных функций, в принципиальных чертах сходно. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие - срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но их гомология, т. е. сходство, основанное на общности происхождения, совершенно очевидна. Гомологичными называют такие органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом.

Рис. 54. Гомология передних конечностей позвоночных

Некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных и являются для них лишними - это так называемые рудиментарные органы, или рудименты. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, тоже свидетельство общности происхождения. Рудиментарные глаза встречаются у совершенно слепых животных, ведущих подземный образ жизни. Скелет задних конечностей у кита, скрытый внутри тела, - рудимент, свидетельствующий о наземном происхождении его предков. У человека тоже известны рудиментарные органы. Таковы мышцы, двигающие ушную раковину, рудимент третьего века, или так называемой мигательной перепонки, и т. д.

Палеонтологические доказательства эволюции. Развитие, например, хордовых осуществлялось поэтапно. Вначале возникли низшие хордовые, затем последовательно во времени возникают рыбы, амфибии, рептилии. Рептилии, в свою очередь, дают начало млекопитающим и птицам. На заре своего эволюционного развития млекопитающие были представлены небольшим числом видов, в то время процветали рептилии. Позднее резко увеличивается число видов млекопитающих и птиц и исчезает большинство видов рептилий. Таким образом, палеонтологические данные указывают на смену форм животных и растений во времени.

В отдельных случаях палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. В этом отношении интересна эволюция лошадей. Современные лошади произошли от мелких всеядных предков, живших 60-70 млн лет назад в лесах и имевших пятипалую конечность. Изменение климата на Земле, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличение размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания - степи. Необходимость защиты от хищников и передвижений на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей - уменьшению числа фаланг вплоть до одной (рис. 55). Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

Рис. 55. Исторический ряд изменений в строении передней конечности лошади

В результате изменения внешних условий под влиянием естественного отбора произошло постепенное превращение мелких пятипалых всеядных животных в крупных травоядных. Богатейший палеонтологический материал - одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 млрд лет.

Биогеографические доказательства эволюции. Ярким свидетельством произошедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Еще в эпоху Великих географических открытий путешественников и натуралистов поражало разнообразие животных в дальних странах, особенности их распространения. Однако лишь А. Уоллесу удалось привести все сведения в систему и выделить шесть биогеографических областей (рис. 56): 1) Палеоарктическую, 2) Неоарктическую (Палеоарктическую и Неоарктическую зоны часто объединяют в Голарктическую область), 3) Индо-Малайскую, 4) Эфиопскую, 5) Неотропическую и 6) Австралийскую.

Рис. 56. Карта биогеографических зон

Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора Палеоарктической (Евроазиатской) и Неоарктической (Североамериканской) областей, например, имеют много общего. Это объясняется тем, что в прошлом между названными областями существовал сухопутный мост - Берингов перешеек. Неоарктическая и Неотропическая области, напротив, имеют мало общих черт, хотя в настоящее время соединены Панамским перешейком. Это объясняется изолированностью Южной Америки в течение нескольких десятков миллионов лет. После возникновения Панамского моста лишь немногим южноамериканским видам удалось проникнуть на север (дикобраз, броненосец, опоссум). Североамериканские виды преуспели в освоении южноамериканской области несколько больше. Ламы, олени, лисы, выдры, медведи проникли в Южную Америку, но не оказали существенного влияния на ее уникальный видовой состав.

Интересен и своеобразен животный мир Австралийской области. Известно, что Австралия обособилась от Южной Азии еще до возникновения высших млекопитающих.

Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биогеографические зоны отражают процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

Островные фауна и флора. Для понимания эволюционного процесса интерес представляют фауна и флора островов. Состав их фауны и флоры полностью зависит от истории происхождения островов. Острова могут быть материкового происхождения, т. е. представлять собой результат обособления части материка, или океанического происхождения (вулканические и коралловые).

Материковые острова характеризуются фауной и флорой, близкой по составу к материковой. Однако, чем древнее остров и чем более значительна водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. Британские острова отделились от Европы совсем недавно и имеют фауну, идентичную европейской. На давно обособившихся островах процесс расхождения видов заходит гораздо дальше. На Мадагаскаре, например, нет типичных для Африки крупных копытных: быков, антилоп, носорогов, зебр. Нет и крупных хищников (львов, леопардов, гиен), высших обезьян (павианов, мартышек). Однако много низших приматов - лемуров, которые нигде больше не встречаются.

Совершенно иная картина обнаруживается при рассмотрении фаун океанических островов. Их видовой состав очень беден. На большинстве таких островов отсутствуют наземные млекопитающие и амфибии, неспособные преодолеть значительные водные препятствия. Вся фауна океанических островов - результат случайного занесения на них некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Представители таких видов, попавшие на океанические острова, получают широкие возможности для размножения. Например, на Галапагосских островах из 108 видов птиц 82 эндемичны (т. е. нигде больше не встречаются) и все 8 видов рептилий характерны только для этих островов. На Гавайских островах обнаружено большое разнообразие улиток, из которых 300 эндемичных видов принадлежат одному роду.

Огромное количество разнообразных биогеографических фактов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.

Молекулярные доказательства эволюции. В настоящее время практически завершена полная расшифровка генома (совокупности всех генов) человека и геномов ряда животных, растений и микроорганизмов. Известна полная последовательность нуклеотидов в ДНК у огромного числа видов живых организмов. Сравнение этих последовательностей дает новый ключ к построению родословной жизни на Земле.

Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают, как правило, во время репликации ДНК (см. § 14). Отсюда следует, что, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов должно было накопиться в геномах этих дочерних видов. Общий предок человека и шимпанзе существовал около пяти миллионов лет назад, а общий предок человека и мыши - более 80 миллионов лет назад. Когда мы сравниваем нуклеотидные последовательности генов, например гена бета-глобина, мы видим, что различий между генами человека и шимпанзе гораздо меньше, чем между генами человека (или шимпанзе) и мыши.

Количественная оценка этих различий позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции. В основном это древо совпадает с теми, что были построены на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных. Однако в некоторых случаях обнаруживаются поразительные вещи. Оказалось, что киты и парнокопытные гораздо более близкие родственники, чем парнокопытные и непарнокопытные. Африканский златокрот филогенетически ближе к слону, чем к нашим кротам. Современные методы молекулярной генетики позволяют анализировать гены не только ныне живущих организмов, но и давно вымерших видов, используя следы ДНК в ископаемых останках. Это помогает проследить пути эволюции живого на Земле.

0 чем свидетельствуют следующие факты: сходная организация молекулярных процессов у всех организмов, живущих на Земле; наличие промежуточных форм и рудиментарных органов? Ответ обоснуйте.
Животный и растительный мир Северной Америки и Евразии сходны между собой, а флора и фауна Северной и Южной Америки сильно различаются. Как вы объясните эти факты?
Обычно на островах довольно часто встречаются эндемичные виды (больше нигде на земном шаре не встречающиеся). Чем это можно объяснить?
Ископаемое животное - археоптерикс имело признаки птицы и пресмыкающегося. Дайте оценку этому факту с научной точки зрения.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Форма урока: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения: эвристический метод, объяснительно-иллюстративный, практический, наглядный.

Оборудование: Презентация "Основные доказательства эволюции", компьютер, мультимедийный проектор, коллекции “Формы ископаемых видов растений и животных”.

Цель урока: сформировать и раскрыть сущность основных доказательств эволюции.

Задачи урока:

определить основные доказательства развития органического мира;
дать оценку биогенетического закона Ф. Мюллера и Э. Геккеля как эмбриологического доказательства;
выяснить значение для науки ископаемых переходных форм как палеонтологических доказательств, изучить сравнительно-анатомические (морфологические), биогеографические доказательства эволюции.
продолжить формирование навыков самостоятельной работы с текстом, с раздаточным материалом, с презентацией.

Ход урока

I. Проверка знаний.

Фронтальная беседа по ключевым вопросам по теме “Эволюция”.

Определите понятие эволюции.
Назовите периоды развития эволюции.
Дайте определение креационизму. В чем сущность метафизического мировоззрения?
Расскажите об основных взглядах и ошибках К.Линнея, определите роль его трудов в развитии биологии.
Расскажите об основных взглядах и ошибках Ж.Б.Ламарка, определите роль его трудов в развитии биологии.
Какие предпосылки возникновения дарвинизма вам известны?
Расскажите об основных этапах жизнедеятельности великого английского естествоиспытателя Ч.Дарвина.
Назовите основные положения теории эволюции Ч.Дарвина.
Объясните с точки зрения К. Линнея, Ж-Б. Ламарка, Ч. Дарвина образование длинной шеи у жирафа и отсутствие органов зрения у слепыша.

II. Изучение нового материала (тема урока на слайде 1 ).

Презентация – “Основные доказательства эволюции”.

Факт эволюции, то есть исторического развития живых организмов от простых форм к более высокоорганизованным, в основе которого лежат процессы уникального функционирования генетической информации, был принят и подтвержден данными биохимии, палеонтологии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики и многих других наук, которые располагали фактами, доказывающими существование эволюционного процесса.

К основным доказательствам эволюции относят (слайд 2) :

1. Сходный химический состав клеток всех живых организмов.

2. Общий план строения клеток всех живых организмов.

3. Универсальность генетического кода.

4. Единые принципы хранения, реализации и передачи генетической информации.

5. Эмбриональные доказательства эволюции.

6. Морфологические доказательства эволюции.

7. Палеонтологические доказательства эволюции.

8. Биогеографические доказательства эволюции.

(Фронтальная беседа с определением основных положений доказательств)

Каков химический состав организмов? (Сходный элементарный химический состав клеток всех организмов) (слайд 3) ;

Что является элементарной единицей строения всех живых организмов? (Клетка - элементарная единица живого, её строение и функционирование очень сходно у всех организмов) (Слайд 4) ;

О чем говорит универсальность генетического кода? (Белки и нуклеиновые кислоты построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов, играют особо важную роль в жизненных процессах всех организмов) (слайд 5);

Едины для всего живого принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот (слайд 6) .

Эмбриологические доказательства

Факт единства происхождения живых организмов был установлен на основе эмбриологических исследований, в основе которых лежат данные науки эмбриологии.

Эмбриология (от греч. эмбрион - зародыш и логос - учение) – наука, изучающая зародышевое развитие организмов. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образование двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

Эмбриология в зависимости от задач делится на: общую, сравнительную, экспериментальную, популяционную и экологическую.

К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят:

1. Закон зародышевого сходства Карла Бэра (слайды 7, 8) , который гласит: "Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа". У всех хордовых на ранних стадиях развития закладывается хорда, возникает нервная трубка, в переднем отделе глотки образуются жабры и т.д. Сходство зародышей свидетельствует об общности происхождения данных организмов. По мере развития зародышей черты их различия выступают все более явственно. К. Бэр первым обнаружил, что в ходе эмбрионального развития сначала появляются общие признаки типа, затем последовательно класса, отряда и, наконец, вида.

Расхождение признаков зародышей в процессе развития называют эмбриональной дивергенцией, и она объясняется историей данного вида.

2.Биогенетический закон Геккеля-Мюллера (слайды 7, 9) , указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития. Этот закон был сформулирован в 1864-1866 гг. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем. В своем развитии многоклеточные организмы проходят одноклеточную стадию (стадию зиготы), что может рассматриваться как повторение филогенетической стадии первобытной амебы. У всех позвоночных закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков хорда оставалась всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих появляются жаберные щели в глотке. Этот факт можно объяснить происхождением этих наземных животных от рыбообразных предков. Эти и другие факты и привели Геккеля и Мюллера к формулировке биогенетического закона. Он гласит: "Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза, каждый организм в индивидуальном развитии повторяет стадии развития предков". Образно говоря, всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу. Однако онтогенез не так уж точно повторяет филогенез. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами.

Морфологические доказательства

К доказательствам эволюции этой группы относятся:

1) Сравнительно-анатомические исследования показали наличие в современной флоре и фауне переходных форм организмов (слайд 10) , сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Например, эвглена зелёная сочетает признаки растения (хлоропласты, фотосинтез) и животных (жгутики, светочувствительный глазок, подобие ротового аппарата); ехидна и утконос стоят между пресмыкающимися и млекопитающими (откладывают яйца и выкармливают детёнышей молоком). Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп.

2) Наличие в пределах класса, типа гомологичных органов (слайд 11) , образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза. Гомология связана с наличием у разных видов одинаково действующих наследственных факторов (так называемых гомологичных генов), доставшихся от общего предка. Например, ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение совершенно разных функций, в принципиальных чертах строение сходны. Гомологичные органы являются результатом дивергенции - расхождение признаков в пределах популяции вида, возникающее под действием естественного отбора. Общая закономерность эволюции, приводящая к образованию новых видов, родов, классов и т.д.

3) Наличие рудиментов (от лат. rudimentum - зачаток, первооснова) (слайд 12, 13) - сравнительно упрощенных, недоразвитых, по сравнению с гомологичными структурами предков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволюционного развития (Слайд 11-13). Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но полностью не развиваются. Они встречаются у всех особей данного вида. Например, малая берцовая кость у птиц, тазовый пояс у кита, глаза у роющих животных и др.; Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, - рудимент, доказывающий наземное происхождение его предков. У человека тоже известны рудиментарные органы: мышцы, двигающие ушную раковину, рудимент третьего века и т.п. У некоторых организмов рудиментарные органы могут развиваться до органов нормальных размеров. Такой возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом .

4) Наличие атавизмов (от лат. atavus - предок) (слайд 14) , признаков, появляющихся у отдельных особей данного вида, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в процессе эволюции. Например, изредка появляющиеся у китов задние конечности, среди тысяч однопалых лошадей изредка попадаются особи, у которых развиты маленькие копытца II и IV пальцев. Известны случаи появления атавистических признаков и у человека: рождение детей с первичным волосяным покровом, с длинным хвостиком и т.д. Возникновение атавизмов указывает на возможное строение того или иного органа у предковых форм. Атавизмы являются проявлением эволюционной памяти о предках. Причины их появления заключаются в том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется генами-репрессорами. Через много поколений в онтогенезе отдельных особей по отдельным причинам блокировка снимается и признак проявляется вновь.

Палеонтологические доказательства

В основе палеонтологических доказательств лежит наука палеонтология.

Палеонтология (от греч. палео - древний; онтос - существо; логос - учение) - наука, изучающая остатки вымерших организмов, выявляющая их сходства и различия с современными организмами. Основатели палеонтологии: Ж. Кювье, Ж.-Б. Ламарк, А. Броньяр. Термин "палеонтология" был предложен в 1822 г. А. Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии заложил В.О. Ковалевский.

Палеонтология решает следующие задачи:

изучение о растительном и животном мире прошлого ведь ископаемые остатки дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами;
выявление ранних этапов эволюции жизни и событий на рубежах основных подразделений истории Земли;
выявление обособления стволов органического мира;
выявление основных этапов развития органического мира; сопоставляя, ископаемые остатки земных пластов из разных геологических эпох, делают вывод об изменении органического мира во времени.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

1) Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах (слайд 15) , которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. Работы В.О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других. Исследуя историю развития лошадей, В.О.Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличения размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания – степи. Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей – уменьшению числа фаланг вплоть до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

2) Сведения об ископаемых переходных формах (определение переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Существование переходных форм между различными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического развития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным результатом эволюционного развития. Примерами ископаемых переходных форм являются: древние кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу четвероногими земноводными; семенные папоротники -- переходная группа между папоротникообразными и голосеменными, псилофиты, зверозубый ящер, археоптерикс и др. (Слайды 16, 17) .

Биогеографические доказательства

Биогеография (от греч. био - жизнь, гео - земля, графа - пишу) - наука о закономерностях распространения по земному шару сообществ живых организмов и их компонентов - видов, родов и других таксонов. В состав биогеографии входят зоогеография и ботаническая география. Основные разделы биогеографии стали оформляться в конце XVIII и в 1-й половине XIX веков, благодаря многочисленным экспедициям. У истоков биогеографии стояли А. Гумбольдт, А.Р. Уоллес, Ф. Склетер, П.С. Паллас, И.Г. Борщов и др.

К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции относятся следующие:

1. Особенности распространения животных и растений по разным континентам (слайды 18, 19) , как яркое свидетельство эволюционного процесса. А.Р. Уоллес, один из выдающихся предшественников Ч. Дарвина, привел все сведения о распространении животных и растений в систему и выделил шесть зоогеографических областей (работа учащихся с картой зоогеографических областей мира):

1) Палеоарктическую (Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония);

2) Неоарктическую (Северная Америка);

3) Эфиопскую (Африка к югу от Сахары);

4) Индомалайскую (Южная Азия, Малайский архипелаг);

5) Неотропическую (Южная и Центральная Америка);

6) Австралийскую (Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Новая Каледония).

Степень сходства и различия флор и фаун между разными биогеографическими областями неодинакова. Так, палеоарктическая и неоарктическая области, несмотря на отсутствие между ними сухопутной связи, обнаруживают значительное сходство флор и фаун. Животный и растительный мир неоарктической и неотропической областей, хотя между ними и имеется сухопутный Панамский перешеек, сильно отличаются друг от друга. Чем это можно объяснить? Это можно объяснить тем, что некогда Евразия и Северная Америка входили в состав единого континента Лавразии и их органический мир развивался совместно. Сухопутная связь между Северной и Южной Америкой, напротив, возникла относительно недавно, и их флоры и фауны долгое время развивались обособленно. Особняком стоит органический мир Австралии, которая обособилась от Южной Азии более 100 млн. лет назад, и лишь в ледниковый период сюда через Зондский архипелаг перебрались немногие плацентарные - мыши и собаки. Таким образом, чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают, чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различия между их населением.

2. Особенности фауны и флоры островов также свидетельствуют в пользу эволюции. Органический мир материковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно (Сахалин, Британия). Чем древнее остров и чем значительнее водная преграда, тем больше отличий в органическом мире этого острова и близлежащего материка (Мадагаскар). Органический мир вулканических и коралловых островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, способных перемещаться по воздуху.

Материковые острова

Живой мир близок к материковому. Британские, Сахалинские острова несколько тысяч лет назад отделились от суши, поэтому живой мир очень схож с материком. Чем древнее остров и чем более значительней водная преграда, тем больше обнаруживается отличий.

Мадагаскар (слайд 20) . Нет типичных для Африки крупных копытных: быков, антилоп, зебр. Нет крупных хищников: львов, леопардов, гиен, высших обезьян. Но этот остров последнее убежище лемуров. Когда-то, до появление обезьян, лемуры были доминирующими приматами. Но они не могли соперничать со своими более развитыми сородичами и исчезли повсюду, кроме Мадагаскара, который отделился от материка прежде чем эволюционировали обезьяны. На Мадагаскаре 46 родов птиц, не встречающихся нигде в мире. Хамелеоны – крупнее и разнообразнее, чем в Африке. В отличие от Африки на острове отсутствуют ядовитые змеи. Но много питонов и не ядовитых змей. Согласно истории живого мира змеи появились довольно поздно по сравнению с другими рептилиями, причем ядовитые змеи из них самые молодые. Мадагаскар отделился от континента до появления там змей. Лягушек на Мадагаскаре насчитывается около 150 видов.

Океанические острова

Видовой состав фауны океанических островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Наземные млекопитающие, амфибии и др. животные не способны преодолевать значительные водные преграды, на большинстве таких островов отсутствуют. Галапогосские острова (слайд 21) – удалены от берегов Южной Америки на 700 км. Это расстояние могут преодолеть только хорошо летающие формы. 15% видов птиц представлены южноамериканскими видами, а 85% - отличны от материковых и нигде больше не встречаются.

III. Закрепление знаний.

1. Перечислите все доказательства эволюции.

2. Выполните тестовую работу.

Тест “Доказательства эволюции”

1. Какие доказательства эволюции основываются на данных палеонтологии?

Морфологические.
Эмбриологические.
Палеонтологические.
Биогеографические.

2. Какие органы лошадей претерпевали наибольшие изменения?

Конечности.
Сердце.
Пищеварительный тракт.
Размеры тела.

3. Назовите гомологичные органы?

Крыло бабочки и крыло птицы.
Многососковость у человека.

4. Назовите аналогичные органы?

Передние конечности позвоночных.
Крыло бабочки и крыло птицы.
Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
Многососковость у человека.

5. Назовите рудиментарные органы?

Передние конечности позвоночных.
Крыло бабочки и крыло птицы.
Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
Многососковость у человека

6. Какие доказательства эволюции основаны на данных сравнительной анатомии?

Островные фауна и флора.
Единства происхождения органического мира.
Морфологические.
Эмбриологические.

7. Кто сформулировал биогенетический закон?

Ч.Дарвин.
А.Н.Северцев.
Мюллер и Геккель.
К.Линней.

8. Сколько зоогеографических областей выделил А.Уоллес?

9. От чего зависит разнообразие растительного и животного мира островов?

От истории происхождения.
От видового состава материка.
От условий окружающей среды.
От удаленности от материка.

10. На чем основываются доказательства единства происхождения органического мира?

Схожести химического состава клеток.
Схожести процессов митоза и мейоза.
Клеточном строении организмов.
Многообразии живых организмов.

IV. Домашнее задание: выучить конспект урока; приготовиться к фронтальному опросу о доказательствах эволюции.

В разделе общей биологии уже были рассмотрены процессы формирования гамет и образования зиготы, первые дробления зиготы и закладка зародышевых листков. Все эти процессы, как показали наши отечественные ученые А. О. Ковалевский и И. И. Мечников, идут однотипно у всех многоклеточных животных. Этот факт - неоспоримое свидетельство общности происхождения всех многоклеточных животных.

На следующих этапах эмбрионального развития сходство в закладке основных частей тела будущего животного и его отдельных органов сохраняется в пределах группы, обладающей общим планом строения во взрослом состоянии. Это хорошо видно на позвоночных животных (. 111). Зародыши представителей всех классов этих животных, имеющие уже четко разграниченные головной, туловищный и хвостовой отделы тела, весьма сходны между собой. Чем дальше идет процесс развития зародышей, тем меньше становится это сходство; у представителей каждого класса появляются свои, присущие только этому классу особенности. Но в это время еще нельзя определить, к какому отряду или семейству относится данный конкретный зародыш, так как черты отряда и семейства появятся позже. И лишь в самом конце эмбрионального развития сформируются черты строения, присущие определенному виду животного, а также некоторые индивидуальные особенности данного конкретного организма. Открытие всех только что названных закономерностей принадлежит основоположнику эмбриологии К. М. Бэру. Позже те же закономерности были обнаружены и для других типов животных, что также является очень важным свидетельством общности происхождения животных. Все эти данные составляют эмбриологические доказательства эволюции.

Одновременно эмбриологические данные послужили ученым для восстановления конкретного хода прошлой истории органического мира. Э. Геккель и Ф. Мюллер, горячие сторонники и борцы за теорию Дарвина, сформулировали их в виде биогенетического закона: индивидуальное развитие организмов есть краткое и сжатое повторение их исторического развития. А это значит, что изучение хода индивидуального (эмбрионального) развития может быть средством к изучению развития исторического.

Рис. 111. Сравнение зародышей различных позвоночных животных на разных стадиях развития. А -рыба; Б - ящерица; В - кролик; Г - человек; 1, 2, 3 и 4 - последовательные стадии эмбрионального развития указанных животных

Использование биогенетического закона сыграло чрезвычайно большую роль для восстановления прошлой истории тех групп животных, для которых особенно скудны палеонтологические материалы. Так, например, Геккель предположил, что общим предком всех многоклеточных животных должно быть древнее животное, похожее на современную гидру (см. в зоологии), так как в ходе эмбрионального развития всех многоклеточных есть стадия гаструлы, напоминающая общими чертами строения гидру, В то время наука еще не располагала прямыми (палеонтологическими) данными о древности типа кишечнополостных, к которому принадлежит

Во все времена человечество делилось на тех, кто считает себя сторонником теории эволюции, и тех, кто считает себя ее противником. Современная наука накопила достаточно фактического материала, который иллюстрирует доказательство эволюции. Эмбриологические исследования дают огромную пищу для размышлений.

Именно об этапах развития зародыша различных филогенетических групп животных мы расскажем в этой статье и приведем примеры эмбриологических доказательств эволюции в животном мире.

Ввод в общую теорию

В биологии под понятием "эволюция" подразумевают длительный процесс развития жизни на Земле. В результате этого сложнейшего процесса образовалось все многообразие живых форм, четко приспособленных к условиям своего существования.

Существуют морфо-физиологические, генетические, микробиологические, палеонтологические и эмбриологические доказательства эволюции.

Эмбриология - биологическая наука, которая занимается изучением развития зародыша из зиготы до рождения детеныша. Сюда относится и развитие малька в икринках рыб, и развитие птенца в яйцах птиц, и развитие младенца в утробе матери.

Стадии развития как доказательная база

Эмбриологическими доказательствами эволюции считают:

Схожесть этапов развития зародыша разных филогенетических групп животных на ранних стадиях эмбрионального формирования.
Закон Мюллера-Геккеля о том, что особь повторяет в эмбриогенезе историю возникновения своего вида.
Все панмиктичные (разнополые и размножающиеся половым путем) организмы начинают свое развитие с зиготы - оплодотворенной яйцеклетки. Это одно из главных эмбриологических доказательств эволюции.

Механизм эмбриогенеза

Важно понимать, что изменения затрагивают не сам организм, а программы, заложенные генетически. Программы эмбрионального развития конкретного организма (онтогенез), как правило, на эмбриональном этапе намного проще, чем программы развития взрослого организма. Зародыш развивается путем самоорганизации, когда следующий этап развития запускается посредством предыдущего. Гены-активаторы уже довольно успешно изучает практическая молекулярная биология.

Стадии эмбриогенеза

Как уже говорилось, развитие особей панмиктичных видов начинается с момента зачатия (оплодотворения женских гамет мужскими). Образовавшаяся зигота начинает делиться. В эмбриогенезе выделяют следующие стадии:

Образование зиготы (оплодотворение).
Стадия морулы, когда зигота поделилась на 32 клетки (бластомеры). Все клетки морулы одинаковы и полипотентны (могут развиваться в отдельный организм).
Стадия бластулы, когда бластомеров уже 128. Зародыш представляет собой однослойный шар клеток, потерявших свойства полипотентности, с полостью внутри (бластоцель).
Стадия гаструлы. Это двухслойный зародыш. Инвагинация клеток бластулы образует наружный слой (эктодерма) и внутренний слой (энтодерма) зародыша.
Когда между экто- и энтодермальными слоями формируется слой мезодермы, стадия называется бластулой. Зародыш приобретает трехслойность, а слои называют зародышевыми листками. Именно из них сформируются ткани, органы и системы органов будущего организма.

От зиготы к бластуле

На стадии морулы зародыша трудно определить его видовую принадлежность. И даже до стадии бластулы зародыши разных групп трудноотличимы.

На стадии закладки зародышевых листков начинаются отличия, которые характерны для зародышей организмов филогенетической группы. Стадии дробления зиготы на начальных стадиях эмбриогенеза идут одинаково и совершенно однотипно для всех многоклеточных животных. И это является неоспоримым эмбриологическим доказательством эволюции многоклеточных.

Далее - сложнее

После формирования гаструлы и зародышевых листков начинается дифференциация клеток. Однако в однородной филогенетической группе схожесть закладки и формирования частей тела и органов сохраняется. Это наглядно иллюстрирует развитие зародыша позвоночных животных. Доказательство эволюции - эмбриологические черты сходства строения и формирования зародыша многоклеточных. Например, у всех позвоночных имеется четкое разграничение головного, туловищного и хвостового отделов тела, зачаточные жабры, хвост и первичный одинарный круг кровообращения.

История эволюции в зародыше

На основании данных эмбриологии возможно проследить весь ход эволюции конкретного организма. Именно этот закон ввели в биологию Ф. Мюллер и Э. Геккель: онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза. Например, у всех зародышей млекопитающих имеются зачатки жаберных дуг и мешков. В дальнейшем они превращаются в среднее ухо, миндалины, тимус и щитовидные железы. Но расположение кровеносных и нервных путей сохраняется. Вот почему гортанный возвратный нерв млекопитающих идет от мозга по гортани к аорте, огибает ее и возвращается к гортани. Именно так иннервируется круг нервных волокон вокруг жабр у рыб, что является эмбриологическим доказательством эволюции млекопитающих от водных предков.

Еще несколько примеров

Как иллюстрация к вышесказанному: можно увидеть наличие зубов у зародыша усатого кита. А у эмбриона некоторых змей развиваются зачаточные нижние конечности, которые в позднем эмбриогенезе рассасываются. У китов даже во взрослом состоянии имеются рудиментарные задние конечности, которые представлены несколькими косточками. У эмбриона человека в возрасте 4 недели есть хвост из 10-12 позвонков, и длина его составляет около 10% от длины всего эмбриона. В течение эмбриогенеза часть позвонков рассасывается, у человека остается только копчик - 4 хвостовых позвонка.

Сегодня можно спорить о гипотезах зарождения или возникновения жизни на нашей планете. Вы можете быть сторонником теории панспермии, креационизма или абиогенного зарождения жизни, но невозможно отрицать доказательства эволюции. Палеонтологические находки наглядно свидетельствуют о свойстве, присущем всему живому на Земле. Свойству, обеспечившему постоянство и непрерывность жизни. Свойству изменяться и приспосабливаться, оставляя палеонтологические доказательства эволюции.

Немного теории

Напомним, эволюцией называют в биологии процесс непрерывного развития всего живого на протяжении длительного периода времени. Палеонтология как наука занимается изучением останков животных и растений, которые оставили свой след или сохранились в различных слоях земной коры. Сравнение с существующими формами, установление филогенетических связей считается палеонтологическими доказательствами эволюции.

Немного о методах и принципах

Для понимания специфики работы палеонтолога и эволюциониста необходимы основные инструменты (понятия и методы). При анализе ископаемых объектов необходимо выяснить, что из перечисленного считается палеонтологическими доказательствами эволюции. В работе ученые опираются на такие основные методы изучения, как:

Принцип стратиграфии (науки о слоях земной коры). Существует довольно много методик, с помощью которых определяют возраст пород, а соответственно, и возраст окаменелостей, в них сохранившихся.
Принцип эволюционных рядов. Постепенное, иногда с переходными формами, изменение живых форм, четко отраженное на шкале времени. Включает в себя морфологический, генетический, биохимический анализ и другие методы современной биологии.

Если не слишком углубляться в научные дебри, сопоставление и анализ этих двух главных принципов дают четкое понятие, что к палеонтологическим доказательствам эволюции относят, а что - нет.

Переходные формы

Промежуточные звенья, переходные формы всегда были объектом поиска палеонтологов. С момента опубликования Чарльзом Дарвином своего революционного труда «Происхождение видов» (1859 год) поиск промежуточных организмов занял умы палеонтологов. С точки зрения эволюционистов, зная строение, например, птиц и рептилий, их филогенетические (место на дереве жизни) особенности, можно предположить наличие в цепочке эволюции переходной формы. Наглядно и ярко переходные формы смотрятся при переходе из одного крупного таксона (например, класса) в другой. И действительно, вскоре была обнаружена палеонтологическая находка, подтвердившая предположения эволюционистов.

Археоптерикс

Сегодня известно около 10 палеонтологических окаменелостей, но первая была найдена в 1860 году возле Риденбурга в породах, которым 150 миллионов лет. Существо, среднее между рептилией и птицей, размером с голубя и с клювом с остаточными коническими зубами. От рептилий у него когти, зубы и костяной хвост. От птиц - перья и особенности скелета (вилочковая кость и реберные отростки).

Необходимо также отметить, что археоптерикс - самая известная переходная форма доказательства эволюции. Палеонтологические находки более позднего времени представили менее известных обществу общих предков птиц и рептилий.

Хрестоматия переходных форм

Хрестоматия палеонтологических находок переходных форм как крупных таксонов, так и небольших, разнообразна и постоянно пополняется. Именно эти находки позволяют составить более подробную историю развития жизни на нашей планете. Уже найдены и описаны «промежуточные звенья» между рыбами и четвероногими, земноводными и рептилиями, рептилиями и птицами, рептилиями и млекопитающими. Приведем лишь некоторые палеонтологические доказательства эволюции, примеры которых наиболее яркие.

Динозавры - птицы

Довольно много находок мелового и юрского периодов показывают направленность эволюционирования динозавров «в птичьем направлении».

«Плицединозаврик», найденный в 2009 году в провинции Ляонин (Китай). Он жил раньше археоптерикса и назван Anchiornis huxleyi. У него имеются крупные контурные перья на обеих парах конечностей.

Gigantoraptor erlianensis - это крупный нелетающий динозавр, весивший более полутора тонн и имевший оперение.

Мохнатый динозавр (Apsaravis), размером с крупную собаку, имел протоперья - нитевидные образования, похожие на волосы.

Палеонтологические находки показали, что среди многообразия динозавров было больше оперенных форм, чем считалось.

Как рыбы начали ходить

В 2004 году было сделано палеонтологическое открытие, которое стало настоящей сенсацией. В Канадской части Арктики, на острове Эллземер, были найдены окаменелости рыбы с плоской головой и жабрами, шеей и сухопутными костями в плавниках. Жила эта рыба, названная тиктаалик (Tiktaalik roseae), 375 миллионов лет назад. Вероятно, именно это и есть предок всех сухопутных животных планеты. Революционным стало и наличие у тиктаалика развитых задних конечностей. Это дает новую пищу для эволюционистов. Так как ранее считалось, что задние конечности развивались уже при сухопутной жизни.

Периодонты как первые млекопитающие

Периодонты - это переходная форма от рептилий к млекопитающим. Жила эта группа рептилий 240 миллионов лет назад. Палеонтологических окаменелостей найдено огромное количество. У этой группы рептилий появляются зачатки теплокровности и изменения зубной формулы. Изначально продукт потовых желез использовался скорее для выпаивания детенышей, только позднее они получили специализацию как молочные.

Следующим звеном в цепочке стали зверозубые ящеры, на смену которым в конце мезозойской эры пришли две самостоятельные ветки эволюции - сумчатые (Metatheria) и плацентарные (Eutheria).

Эволюция лошадей

Филогенетические предки, сменяющие друг друга как переходные формы в формировании современных лошадей, изучены максимально полно и иллюстрируют доказательства эволюции. Палеонтологические предки лошадиных были размером с небольшую собаку и жили приблизительно 54 миллиона лет назад. Это был гиракотерий (Hyracotherium или Eohippus ). У него было четыре вертикальных пальца и крупные резцы.

Постепенно увеличивались размеры животных, удлинялись ноги и шея, менялось количество пальцев, изменялась зубная система.

Выпавшие «переходные звенья»

В некоторых случаях предсказанная эволюционистами переходная форма не была найдена. И это, без сомнения, дает повод антиэволюционистам поднимать вопросы о фальсификации теории эволюции. Ярким примером служит не найденная переходная форма от шимпанзе к человеку, не обнаружены предки целого класса ресничных червей (3500 существующих видов).

Подтверждением теории эволюции все-таки служит тот факт, что все доказательства эволюции, палеонтологические находки окаменелостей (а их известно более 250 тысяч описанных видов) вкладываются в филогенетический эволюционный ряд, а не выпадают из него. Каждая находка - это тестовая проверка для эволюции, и пока эта проверка была успешной.

Сторонники и противники теории эволюции живого на планете существовали ранее, имеют приверженцев в сегодняшней науке и будут отстаивать свою точку зрения в будущем. Теория эволюции на то и теория, что она объясняет существующие факты и предсказывает появление новых, еще не открытых или должных появиться. Наука находит новые механизмы познания окружающего мира человечеством. И пока мы мыслим - мы существуем! Мы ищем истину всеми доступными средствами.