Эволюция

Что такое длинная ладонная мышца

У наших предков были другие руки.

Если положить руку на ровную поверхность ладонью вверх и сомкнуть большой палец с мизинцем, а затем слегка приподнимите пальцы, то чуть ниже запястья можно увидеть выступающую связку. Эта связка называется длинной ладонной мышцей. Амир говорит, что раньше эта мышца использовалась нашими предками для лазания по деревьям.

Согласно Британской энциклопедии, мышца, вероятнее всего, помогла в усилении хватки при прыжке, например, с одного дерева на другое. Но когда около 3,2 миллиона лет предки человека стали ходить на двух ногах, эта мышца со временем потеряла свою пользу.

У около 10 процентов современных людей эта мышца и вовсе отсутствует. При этом, сила их хвата никак не отличается от тех, у кого эта мышцы имеется.

Дегенерация, или катагенез

Очень важная форма эволюции биологических видов, представляющая собой процесс, в результате которого происходит упрощение организации существования. Чаще всего это связано с переходом к сидячему образу жизни или к паразитизму. Определенная часть органов и тканей может не проявляться или вовсе исчезать, так как они не будут востребованы в условиях нового образа жизни

Притом организмы, которые развиваются таким путем, способны процветать и избегать контактов со своими конкурентами, что немаловажно. Именно поэтому стоит разделять такие понятия, как дегенерация и регресс

В качестве примера можем рассмотреть переход многих организмов к паразитическому способу жизни. На самом деле это обычная защитная реакция, которая необходима во время жестокой борьбы за существование. Чаще всего проявляется она у грибов, бактерий и паразитических червей. Приспосабливаясь к новым условиям, такие организмы покоряют новую адаптационную зону и получают преимущество перед конкурентами. Они наделяются способностью жить в другом организме, а ведь данной возможности лишены многие. Благодаря такому переходу упрощается способ добывания пищи и сокращается контакт с абиотическими факторами среды. У паразита формируется дополнительное качество, а именно устойчивость к внутренней среде своего нового хозяина и его защитным механизмам.

К примеру, грибы могут утрачивать свои ферменты, токсины и антибиотики, которые ранее обеспечивали им питание и выживание. Паразитические черви очень часто теряют органы пищеварения и зрения. Паразитические растения утрачивают способности к фотосинтезу, их корни становятся обычными присосками. Организмы, переходящие к подобному типу сосуществования, обычно очень быстро размножаются, таким образом вызывая эпидемии.

Все виды произошли путем эволюции, но некоторые из них делали шаг назад, чтобы выжить. Однако мы рассмотрели процесс дегенерации исключительно на паразитах, но стоит понимать, что он проявляется и в других сферах. Например, в переходе к светлому способу жизни, утрате зрительных органов у животных, обитающих под землей, превращении листьев в колючки у кактусов и т. д.

Карл Линней и роль его работ в становлении эволюционной теории

Человека всегда интересовало, откуда возник такой прекрасный мир животных и растений, всегда ли он был таким, как сейчас, изменяются ли организмы, существующие в природе. Глазами одного поколения трудно, а порой и невозможно обнаружить значительные изменения в окружающем мире, поэтому у человека первоначально сформировалось представление о неизменности окружающего мира, особенно мира животных (фауны) и растений (флоры).

Представления о неизменности органического мира называются метафизическими, а людей (в том числе и ученых), разделяющих эти взгляды, называют метафизиками.

Наиболее ярые метафизики, считающие, что все живое сотворено Богом и не меняется со дня сотворения, называются креационистами, а псевдоучение о божественном творении живого и его неизменности — креационизмом. Это крайне реакционное учение, оно тормозит развитие науки, мешает нормальной деятельности человека как в развитии цивилизации, так и в обычной жизни.

Креационизм был распространен в средние века, но и в настоящее время этого учения придерживаются верующие люди и церковные деятели, правда, и теперь церковь признает изменяемость живого и считает, что только душа была сотворена Богом.

По мере накопления знаний о природе, систематизации знаний было выявлено, что мир изменяем и это в дальнейшем привело к созданию и разработке эволюционной теории.

Выдающимся ученым-биологом, являвшимся метафизиком и креационистом, но своими работами подготовившим возможность разработки эволюционной теории, был шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).

К. Линней создал самую совершенную искусственную систему органического мира. Она была искусственной потому, что в ее основу Линней положил признаки, которые часто не отражали родство между организмами (что в то время было и невозможно из-за неполноты знаний об организмах). Так, он отнес сирень и душистый колос (растения совершенно разных классов и семейств) в одну группу потому, что оба эти растения имеют по две тычинки (душистый колосок относится к классу однодольных, семейство злаковых, а сирень — к классу двудольных, семейство маслинных).

Система, предложенная К.Линнеем, была практичной, удобной. В ней применялась бинарная номенклатура, которую ввел Линней и которая используется и в настоящее время из-за своей рациональности. В данной системе высшим таксоном был класс. Растения разделялись на 24 класса, а животные — на шесть. Научным подвигом К. Линнея было включение человека в царство Животные, что во время безраздельного господства религии было далеко не безопасным для ученого. Значение системы К.Линнея для дальнейшего развития биологии состоит в следующем:

1) она создала основы для научной систематизации, так как в ней было четко видно, что между организациями существует взаимосвязь и родственные взаимоотношения;

2) эта система поставила задачу выяснения причин сходства между организмами, что явилось стимулом для изучения глубинных черт сходства и объяснения причин такого сходства.

К концу жизни К.Линней отказался от идеи неизменности видов, так как предложенная им система органического мира не укладывалась в рамки метафизических и креационных представлений.

Элементарные факторы эволюции

Так называют события и процессы, приводящие к изменению частоты аллелей и генотипических признаков популяции. К элементарным факторам эволюции относятся мутации, популяционные волны, дрейф генов, изоляция и естественный отбор (рассмотрен выше). 

Мутационный процесс

В популяциях возникают преимущественно рецессивные мутации. Они накапливаются в гетерозиготах, составляя резерв наследственной изменчивости. Свободное скрещивание гетерозигот приводит к переходу рецессивных аллелей в гомозиготное состояние. Частота таких переходов довольно значительная — 25%.

Проявившиеся признаки и свойства «сортируются». Если особи не получают преимущества в борьбе за выживание, то они «выбраковываются» естественным отбором. В больших, многочисленных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому эффективнее протекает процесс освоения среды обитания.

Благодаря мутациям поддерживается генетическая неоднородность популяции. Непрерывно возникают новые варианты генов. Внешние и внутренние факторы приводят к появлению разных типов мутаций — генных, хромосомных, геномных.

Генные мутации происходят на уровне элементарных носителей наследственной информации — генов. В большинстве случаев они рецессивные. Хромосомные мутации обусловлены потерей или переносом участков одних хромосом на другие. Геномные мутации сводятся к появлению организмов с кратным или некратным увеличением числа хромосом.

Комбинативная изменчивость

Процесс обеспечивает появление новых комбинаций (объединений) генов в генотипе. Повышается вероятность формирования новых фенотипов. Этот фактор вносит свой вклад в эволюционный процесс. Количество вариантов комбинаций зависит от количества хромосом.

Популяционные волны

«Волны жизни» нередко приводят к обеднению генного состава популяции. Численность особей в популяциях снижается или увеличивается по разным причинам. Одни популяционные волны носят сезонный характер, другие представляют собой многолетние процессы. Первые ярко проявляются у перелетных птиц. Весной на место гнездование раньше прилетают только самки или только самцы.

Непериодические «волны жизни» чаще всего связаны с изобилием или нехваткой корма, размножением вредителей или хищников. В последние годы решающие влияние оказывает ухудшение среды обитания под влиянием хозяйственной деятельности населения.

Дрейф генов

Изменение частоты генов в популяции возникает под действием случайных событий, факторов. В процесс вовлекается сравнительное небольшое количество особей вида. Дрейф генов происходит при освоении новых местообитаний. Незначительное число особей могут дать начало новой популяции. Важны генотипы этих «основателей».

Дрейф генов зачастую приводит к проявлению новых гомозиготных форм. Они «выщепляются» по тем мутантным аллелям, которые окажутся ценными в плане приспособления и  будут подвергнуты естественному отбору.

Изоляция

Этот фактор способствует закреплению возникших изменений генетической структуры. Изоляция происходит вследствие появления барьеров — географических, репродуктивных, экологических, поведенческих. Они затрудняют или делают невозможным свободное скрещивание особей, принадлежащих к одному виду. Изоляция в одиночку не создает новые формы организмов. Сохраняются генетические различия между популяциями, что подхватывается естественным отбором.

За и против теории Дарвина

На данный момент продолжает существовать большая полемика вокруг Теории Дарвина, с множеством аргументов за и против.

ЭТАПЫ И ЗВЕНЬЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА

В пещерные времена люди не знали дипломатии и говорили то, что думали. Позже они научатся ловко прятать свои мысли и побуждения, хотя желания и цели у них останутся те же.

Дмитрий Емец. Звездолет из каменного века

И все-таки, откуда на планете Земля взялся человек? При всем разнообразии точек зрения на антропогенез, подавляющее большинство ученых придерживается эволюционной теории. Она, в отличие от остальных, подтверждается рядом археологических и биологических данных. Рассмотрим этапы эволюции человека с этой точки зрения:

• Австралопитек (Australopithecus) жил на территории Африки около 4,2-1 миллиона лет назад. Его тело было покрыто густой шерстью, и по внешнему виду австралопитек больше походил на обезьяну, нежели на человека. Однако этот представитель гоминид уже ходил на двух ногах. Кроме того, он блистал примитивным интеллектом. Австралопитек пользовался разными предметами как орудиями, чему способствовал отставленный большой палец на кистях рук. Объем его мозга по отношению к объему тела был меньше, чем у современного человека, но больше, чем у человекообразных обезьян.
• Человек умелый (Homo habilis) считается первым представителем человеческого рода. Он жил около 2,4-1,5 миллиона лет назад в Африке и получил свое название за умение мастерить простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека. Особенности мозга человека умелого свидетельствуют о зачатках у него речи. В остальном человек умелый больше был похож на австралопитека, чем на современного человека.
• Человек прямоходящий (Homo erectus) 1,8 миллиона — 300 тысяч лет назад расселился по Африке, Европе и Азии. Он мастерил сложные орудия и уже освоил искусство добычи огня. Его мозг по объему был близок к мозгу современного человека, что позволяло этому представителю участвовать в коллективной деятельности. Эти люди активно охотились на крупных зверей группами и использовали речь для общения.
• В период от 500 до 200 тысяч лет назад происходил переход от человека прямоходящего к разумному. Довольно трудно обнаружить границу, когда один вид сменяет другой, поэтому представителей этого переходного периода иногда именуют древнейшим человеком разумным (Homo sapiens).
• Неандерталец (Homo neanderthalensis) жил 230-30 тысяч лет назад. Объем мозга нашего предка соответствовал размеру мозга современного человека и даже немного превосходил его. Раскопки свидетельствуют о развитой культуре, включавшей ритуалы, зачатки искусства и морали. Неандертальцы рисовали на сводах пещер сцены из своей жизни и проявляли заботу о соплеменниках. Ранее считалось, что неандерталец — прямой предок современного человека, но сейчас ученые склоняются к версии, что он — тупиковая, «слепая» ветвь эволюции.
• Человек разумный новый (Homo sapiens sapiens) — это человек современного типа. Он появился около 130 тысяч лет назад. Ископаемых «новых людей» впервые обнаружили в местечке Кро-Маньон во Франции. Их так и назвали — кроманьонцы. Кроманьонцы внешне мало отличались от современного человека. После них остались многочисленные артефакты, говорящие о высоком уровне их культуры и быта — пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки и украшения. Благодаря своим способностям человек разумный 10-15 тысяч лет назад заселил всю Землю. В ходе совершенствования орудий труда и накопления жизненного опыта он перешел к производящему хозяйству. В период неолита возникли крупные поселения, и человечество во многих районах планеты вступило в эпоху цивилизаций.

Откуда мы знаем, что человек тоже эволюционировал?

Большинство ученых полагает, что человек произошел от живших на деревьях животных, похожих на современных обезьян. Доказательством этой теории служат некоторые черты строения наших тел, позволяющие, в частности, предположить, что когда-то наши предки были вегетарианцами и питались только плодами, кореньями и стеблями растений.

У основания вашего позвоночника есть костное образование — копчик. Это все, что осталось от хвоста.
Большая часть волос, покрывающих ваше тело, представляет собой лишь мягкий пушок, но у наших предков волосяной покров был гораздо гуще. Каждый волосок снабжен специальным мускулом и встает дыбом, когда вы мерзнете. Так же и у всех млекопитающих с волосатой шкурой: она удерживает воздух, который не дает теплу животного уйти.

У многих взрослых людей есть широкие крайние зубы — их называют «зубы мудрости». Теперь в этих зубах нет никакой необходимости, но в свое время наши предки пережевывали ими жесткую растительную пищу, которой питались. Аппендикс представляет собой маленькую трубочку-отросток, связанную с кишечником. Наши отдаленные предки с его помощью переваривали растительную пищу, плохо усваиваемую организмом. Теперь он больше не нужен и постепенно становится все меньше и меньше. У многих травоядных животных — к примеру, кроликов — аппендикс развит очень хорошо.

Споры о теории эволюции

Сегодня теория эволюции часто изображается в СМИ как спорный вопрос. Развитие приматов и идея о том, что люди эволюционировали от обезьян, были основной дискуссий между научными и религиозными общинами. Политики и суды решали, нужно ли школам преподавать эволюцию, или же они должны обучать альтернативным точкам зрения, таким как интеллектуальный дизайн и креационизм.

Дело Штата Теннесси против Джона Скоупса, также известное как Обезьяний процесс стало знаменитой судебной битвой за преподавание эволюции в школах. В 1925 году учитель по имени Джон Скоупс был арестован за незаконное обучение эволюции в научном классе Теннесси

Это была первое крупное судебное дело за эволюцию, и оно привлекло внимание к ранее запретной теме

Создание эволюционной теории Ч. Дарвина и А. Уоллеса

Основы современной теории эволюции были созданы выдающимся английским ученым-энциклопедистом Чарлзом Дарвином (1809-1882). Независимо от него в это же время работал и пришел к очень близким выводам соотечественник Ч. Дарвина — зоолог Альфред Уоллес (1823-1913).

Научные интересы Ч. Дарвина как натуралиста были чрезвычайно разнообразны: он занимался ботаникой, зоологией, геологией, палеонтологией, теологией, интересовался вопросами селекции и т. п. Большую роль в жизни Ч. Дарвина и формировании его научных идей сыграло кругосветное путешествие в составе экспедиции на корабле «Бигл» в 1831-1836 гг. Там он смог досконально изучить специфику фауны Галапагосских островов, Южной Америки и ряда других районов мира. Уже в этот период у Ч. Дарвина начинают формироваться основные эволюционные идеи и он приближается к открытию принципа дивергенции — расхождения признаков у потомков общего предка как механизма формо- и видообразования. Большую роль в формировании эволюционистских идей Ч. Дарвина сыграло его участие в палеонтологических раскопках в Уругвае, где он познакомился с некоторыми вымершими формами гигантских ленивцев, броненосцев и ряда беспозвоночных. Вернувшись из экспедиции, Ч. Дарвин пишет ряд монографий и выступает с докладами, принесшими ему признание научной общественности и широкую известность.

Анализируя темпы размножения и реальную численность популяций в природе, Ч. Дарвин задался вопросом о причинах вымирания одних форм и выживания других. Для решения этой проблемы он привлекает идеи Томаса Мальтуса (1766-1834) о борьбе за существование в человеческом обществе, изложенные последним в труде «Опыт в законе народонаселения».

Так у Ч. Дарвина родились собственные идеи о роли борьбы за существование в процессах выживания видов в природе и значении естественного отбора как важнейшего фактора, определяющего направление эволюции. Основными механизмами борьбы за существование Ч. Дарвин считал внутри- и межвидовую конкуренцию, а избирательная гибель рассматривалась им как основа естественного отбора. Эти процессы могут ускоряться при пространственной изоляции популяций. Ч. Дарвин совершенно правильно отмечал, что эволюционируют не отдельные особи, а виды и внутривидовые популяции, то есть эволюционный процесс происходит на надорганизменном уровне.

Особую роль в эволюции Ч. Дарвин отводил наследственной изменчивости организмов в популяциях и половому воспроизводству организмов как одному из главных факторов естественного отбора.

Процесс видообразования Ч. Дарвин считал постепенным, он проводил определенные параллели меду естественным и искусственным отбором, приводящим к формированию подвидов, видов и пород или сортов животных и растений

Он подчеркивал также важное значение других наук (палеонтологии, биогеографии, эмбриологии) в доказательствах эволюции. Эти труды были оценены высшей наградой Королевского научного общества

Квинтэссенцией этих сочинений стал труд «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых рас (форм, пород) в борьбе за жизнь», изданный Ч. Дарвином в 1859 г. и не потерявший своего значения и в наше время.

Очень похожие взгляды на эволюцию живого мира и ее механизмы представил и А. Уоллес. Даже многие термины в трудах обоих ученых совпали.

А. Уоллес обратился к Ч. Дарвину, как известному эволюционисту, с просьбой просмотреть и прокомментировать его труд. Доклады обоих ученых на эту тему были опубликованы в одном томе Трудов Линнеевского общества, и сам А. Уоллес, и научная общественность единодушно признали приоретет Ч. Дарвина в этих вопросах. Само эволюционное учение долгое время носило имя его основателя — дарвинизм.

Важнейшей заслугой Ч. Дарвина и А. Уоллеса стало то, что они определили главный фактор эволюции — естественный отбор — и тем самым обнаружили причины протекания эволюции живого мира.

Основные типы эволюционного процесса

Дивергенция

Дивергенцией Ч. Дарвин называл расхождение признаков в процессе эволюции, приводящее к появлению новых форм или таксонов организмов, происходящих от общего предка. Дивергенция приводит также к преобразованию одних органов тела в другие в связи с выполнением новых функций. Например, после выхода позвоночных животных на сушу их передние конечности претерпели значительные изменения в зависимости от освоения тех или иных типов местообитаний и образа жизни (бегательные у ящериц, волков, кошек, оленей или других, роющие у кротов, крылья у птиц, крылообразные у летучих мышей, хватательные у обезьян, рука у человека, ласты при вторичном освоении водной среды ихтиозаврами, моржами или китообразными и т. д.). Такие органы, имеющие общее происхождение, но выполняющие разные функции, получили название гомологичных. Гомологичными органами являются листья растений, усики гороха, колючки кактусов, шипы барбариса и др.

Конвергенция

Конвергенцией называется независимое возникновение сходных признаков у организмов, имеющих различное происхождение (не родственных друг другу), или у органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции. Чаще всего конвергенция возникает при заселении сходных типов местообитаний. Например, конвергентное сходство отмечается у крыльев бабочек и рукокрылых, роющих конечностей кротов и медведок, жабр рыб и ракообразных, толчковых ног зайцеобразных и саранчовых и т. п. Но иногда конвергентное сходство возникает под влиянием сходства выполняемых функций, например, удивительная похожесть строения глаз млекопитающих и головоногих моллюсков. Но в любом случае эти органы формируются из разных частей эмбрионов этих животных.

Параллелизм

Параллелизм — это тип эволюции, при котором конвергентное сходство возникает на основе гомологичных органов. Гомологичные органы или морфологические формы, имевшие когда-то общее происхождение, но потом изменившиеся и переставшие быть похожими друг на друга, в новых условиях снова приобретают черты большого сходства. Это вторичное сходство бывших родственных форм. Например, рыбообразная обтекаемая форма вторично возникает при переходе животных от наземного образа жизни к водному. Вспомните похожесть строения акул (первичноводные животные) и ихтиозавров и китообразных (вторично-водные). У кошачьих саблезубость возникала в разное время у разных видов. Причина параллелизма — одинаковое направление естественного отбора и определенная генетическая близость между такими группами организмов.

Филетическая эволюция

Филетическая эволюция, или филогенез, — это такой тип эволюционного процесса, при котором происходит постепенное преобразование одних таксонов в другие без образования боковых ветвей. При этом образуется непрерывный ряд популяций (таксонов), в котором каждый таксон является потомком предыдущего и предком последующего, не имея сестринских таксонов. Этот тип был описан американским исследователем Дж. Симпсоном в 1944 г.

Изучая закономерности эволюции растений, выдающийся российский (советский) генетик Н. И. Вавилов открыл интересные явления, названные им законом гомологических рядов. Этот закон непосредственно вытекает из анализа соотношений и взаимосвязей между разными типами эволюционного процесса и показывает большое сходство эволюционных изменений у родственных групп организмов. Причиной этого является сходство мутаций гомологичных генов в генофондах родственных видов. Поэтому, зная спектр изменчивости одного вида (или рода), можно с большой вероятностью предсказать многообразие форм другого вида (или рода). При этом целые семейства растений могут характеризоваться определенным циклом изменчивости, обнаруживаемой у всех его родов и видов. Так, зная формы изменчивости ячменя, Н. И. Вавилов очень точно предсказал и впоследствии обнаружил сходные формы у пшеницы.

Вид как этап эволюционного процесса

Основной эволюционной единицей является вид. Именно вид, по мнению Ч. Дарвина, является центральным звеном эволюционного процесса. Само представление о виде было сформулировано еще в античные времена Аристотелем, который рассматривал вид как совокупность сходных особей. Примерно этих же представлений о виде придерживался и К. Линней, рассматривая его как самостоятельную, дискретную и неизменную биологическую и систематическую структуру. В настоящее время вид рассматривается как реально существующая в природе группа особей. Остальные систематические категории являются в известной мере производными вида, выделяемыми учеными на основании тех или иных признаков (роды, семейства и т. п.).

В современной биологии видом называют совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих определенную территорию — ареал. Вид — это основная структурная и таксономическая единица в системе живой природы и качественный этап эволюции организмов.

Похожие записи:

Вакцина Климатическое оружие россии и сша Стремительное развитие индустрии хай-тек Полезные продукты для восстановления печени Статья 52 гк рф. учредительные документы юридических лиц Виды феминизма: история и современность