1. Ποια γεγονότα μπορεί να υποδηλώνουν μια σύνδεση μεταξύ εξαφανισμένων και σύγχρονων φυτών και ζώων;
Απάντηση. Σύμφωνα με τη συνθετική θεωρία της εξέλιξης, η εξελικτική διαδικασία που συμβαίνει στη φύση χωρίζεται σε δύο στάδια: τη μικροεξέλιξη και τη μακροεξέλιξη.
Η μακροεξέλιξη περιλαμβάνει διαδικασίες που οδηγούν στην εμφάνιση συστηματικών μονάδων μεγαλύτερων από ένα είδος. Μελετώντας τη μακροεξέλιξη, η σύγχρονη φυσική επιστήμη έχει συσσωρεύσει μια σειρά από επιστημονικά δεδομένα που αποδεικνύουν την εξέλιξη του οργανικού κόσμου. Οποιοδήποτε επιστημονικό γεγονός που αποδεικνύει τουλάχιστον ένα από τα ακόλουθα σημεία μπορεί να θεωρηθεί απόδειξη εξέλιξης.
Ενότητα προέλευσης της ζωής (παρουσία κοινών χαρακτηριστικών σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς).
Σχέσεις μεταξύ σύγχρονων και εξαφανισμένων οργανισμών ή μεταξύ οργανισμών σε μεγάλη συστηματική ομάδα (παρουσία κοινών χαρακτηριστικών σε σύγχρονους και εξαφανισμένους οργανισμούς ή σε όλους τους οργανισμούς μιας συστηματικής ομάδας).
Η δράση των κινητήριων δυνάμεων της εξέλιξης (γεγονότα που επιβεβαιώνουν τη δράση της φυσικής επιλογής).
Τα στοιχεία της εξέλιξης που αποκτήθηκαν και συσσωρεύτηκαν στο πλαίσιο μιας συγκεκριμένης επιστήμης αποτελούν μια ομάδα αποδεικτικών στοιχείων και ονομάζονται με το όνομα αυτής της επιστήμης.
Η παλαιοντολογία είναι η επιστήμη των απολιθωμάτων των εξαφανισμένων οργανισμών. Ο ιδρυτής της εξελικτικής παλαιοντολογίας θεωρείται ο Ρώσος επιστήμονας V. O. Kovalevsky. Τα στοιχεία της εξέλιξης περιλαμβάνουν μεταβατικές μορφές απολιθωμάτων και φυλογενετικές σειρές σύγχρονων ειδών.
Οι μεταβατικές μορφές απολιθωμάτων είναι εξαφανισμένοι οργανισμοί που συνδυάζουν τα χαρακτηριστικά αρχαιότερων και εξελικτικά νεότερων ομάδων. Μας επιτρέπουν να εντοπίσουμε οικογενειακούς δεσμούς που αποδεικνύονται ιστορική εξέλιξηΖΩΗ. Τέτοιες μορφές καθιερώνονται τόσο μεταξύ των ζώων όσο και μεταξύ των φυτών. Η μεταβατική μορφή από τα ψάρια με πτερύγια λοβού στα αρχαία αμφίβια -στεγοκεφάλια- είναι το Ichthyostega. Η εξελικτική σύνδεση μεταξύ ερπετών και πτηνών μπορεί να εδραιωθεί από το πρώτο πουλί (Αρχαιοπτέρυξ). Ο σύνδεσμος μεταξύ ερπετών και θηλαστικών είναι η σαύρα από την ομάδα των θεραπευτών. Μεταξύ των φυτών, η μεταβατική μορφή από τα φύκια στα ανώτερα σπόρια είναι τα ψιλόφυτα (τα πρώτα φυτά της ξηράς). Η προέλευση των γυμνόσπερμων από τα πτεριδόφυτα αποδεικνύεται από τις φτέρες των σπόρων και η προέλευση των αγγειόσπερμων από τα γυμνόσπερμα από τα κύκαδα.
Φυλογενετικές (από την ελληνική phylon - γένος, φυλή, γένεση - προέλευση) σειρές - αλληλουχίες απολιθωμάτων, που αντικατοπτρίζουν την ιστορική εξέλιξη των σύγχρονων ειδών (phylogeny). Επί του παρόντος, τέτοιες σειρές είναι γνωστές όχι μόνο για σπονδυλωτά, αλλά και για ορισμένες ομάδες ασπόνδυλων ζώων. Ο Ρώσος παλαιοντολόγος V. O. Kovalevsky αποκατέστησε τη φυλογενετική σειρά του σύγχρονου αλόγου
2. Ποια είδη αρχαίων φυτών και ζώων γνωρίζετε;
Απάντηση. Ακριβώς πριν από 75 χρόνια, στα ανοικτά των ακτών της νότιας Αφρικής, ανακαλύφθηκε το αρχαιότερο ψάρι στον κόσμο - η κολάκανθος, που υπήρχε στη Γη πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Προς τιμήν αυτής της εκδήλωσης, σας προσκαλούμε να μάθετε για αυτήν και άλλα αρχαία ζώα και φυτά που κατοικούν στον πλανήτη μας σήμερα.
Παλαιότερα πίστευαν ότι αυτά τα ψάρια εξαφανίστηκαν στην Ύστερη Κρητιδική (100,5 - 66 εκατομμύρια χρόνια πριν), αλλά τον Δεκέμβριο του 1938, η επιμελήτρια του Μουσείου του Ανατολικού Λονδίνου (Νότια Αφρική) Marjorie Courtney-Latimer ανακάλυψε ένα ψάρι με σκληρά λέπια και ασυνήθιστα πτερύγια. στα αλιεύματα των ντόπιων ψαράδων . Αργότερα αποδείχθηκε ότι αυτό το ψάρι έζησε πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και είναι ένα ζωντανό απολίθωμα.
Δεδομένου ότι αυτός ο κολάκανθος ανακαλύφθηκε στον ποταμό Chalumna, ονομάστηκε Latimeria chalumnae. Και τον Σεπτέμβριο του 1997, στα νερά κοντά στην πόλη Manado, που βρίσκεται στη βόρεια ακτή του νησιού Sulawesi, οι επιστήμονες παρατήρησαν ένα δεύτερο είδος αυτών των ψαριών - Latimeria menadoensis. Σύμφωνα με γενετικές μελέτες, αυτά τα είδη χωρίστηκαν πριν από 30-40 εκατομμύρια χρόνια, αλλά οι διαφορές μεταξύ τους είναι μικρές.
2. Ginkgo biloba.
Στην άγρια φύση, αυτό το φυτό αναπτύσσεται μόνο στην ανατολική Κίνα. Ωστόσο, πριν από 200 εκατομμύρια χρόνια διανεμήθηκε σε όλο τον πλανήτη, ειδικά στο Βόρειο ημισφαίριο, σε περιοχές με εύκρατο κλίμα και υψηλή υγρασία. Στη Σιβηρία της Ιουρασικής και της Πρώιμης Κρητιδικής περιόδου, υπήρχαν τόσα πολλά φυτά της τάξης Γκίνγκο που τα υπολείμματά τους βρίσκονται στα περισσότερα κοιτάσματα αυτών των περιόδων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, το φθινόπωρο εκείνης της εποχής η γη ήταν κυριολεκτικά καλυμμένη με φύλλα ginkgo, σαν χαλί.
3. Το μικρό ελάφι, ή καντσιλ, δεν είναι μόνο το μικρότερο (το ύψος του στο ακρώμιο δεν είναι μεγαλύτερο από 25 εκατοστά και το μέγιστο βάρος του είναι περίπου 2,5 κιλά), αλλά και το αρχαιότερο είδος αρτιοδάκτυλων στη Γη. Αυτά τα ζώα υπήρχαν πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια, ακριβώς όταν άρχισαν να σχηματίζονται τάξεις αρχαίων οπληφόρων. Από τότε, το kanchila έχει παραμείνει σχεδόν αμετάβλητο και μοιάζει με τους αρχαίους προγόνους του περισσότερο από άλλα είδη.
4. Οστρακόδερμα του Μισισιπή.
Ένα ψάρι που μοιάζει με αλιγάτορα, το οστρακοειδή του Μισισιπή είναι ένα από τα παλαιότερα ψάρια που ζουν στη Γη σήμερα. Στη Μεσοζωική εποχή, οι πρόγονοί του κατοικούσαν σε πολλά υδάτινα σώματα. Σήμερα, τα οστρακοειδή του Μισισιπή ζουν στην κάτω κοιλάδα του ποταμού Μισισιπή, καθώς και σε μερικές λίμνες γλυκού νερού στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Αυτά τα μικρά μαλακόστρακα του γλυκού νερού θεωρούνται τα αρχαιότερα πλάσματα που ζουν στη Γη σήμερα. Οι εκπρόσωποι αυτού του είδους δεν έχουν αλλάξει σχεδόν καθόλου από την Τριασική περίοδο. Εκείνη την εποχή είχαν μόλις εμφανιστεί δεινόσαυροι. Σήμερα, αυτά τα ζώα ζουν σχεδόν σε κάθε ήπειρο εκτός από την Ανταρκτική. Ωστόσο, το είδος Triops cancriformis είναι πιο κοινό στην Ευρασία.
6. Metasequoia glyptostroboides.
Αυτά τα κωνοφόρα ήταν ευρέως διαδεδομένα σε όλο το βόρειο ημισφαίριο από το Κρητιδικό έως το Νεογενές. Ωστόσο, σήμερα η metasequoia μπορεί να δει μόνο στη φύση στην κεντρική Κίνα, στις επαρχίες Hubei και Sichuan.
7. Καρχαρίας Goblin.
Το γένος Mitsukurina, στο οποίο ανήκει αυτό το είδος καρχαρία, έγινε για πρώτη φορά γνωστό μέσω απολιθωμάτων που χρονολογούνται από το Μέσο Ηώκαινο (περίπου 49-37 εκατομμύρια χρόνια πριν). Το μόνο ζωντανό είδος αυτού του γένους, ο καρχαρίας καλικάντζαρος, που ζει στον Ατλαντικό και τον Ινδικό ωκεανό, έχει διατηρήσει κάποια πρωτόγονα χαρακτηριστικά των αρχαίων συγγενών του και είναι σήμερα ένα ζωντανό απολίθωμα.
Ερωτήσεις μετά την § 61
1. Τι είναι η μακροεξέλιξη; Τι κοινό έχουν η μακρο- και η μικροεξέλιξη;
Απάντηση. Η μακροεξέλιξη είναι υπερειδική εξέλιξη, σε αντίθεση με τη μικροεξέλιξη, η οποία συμβαίνει μέσα σε ένα είδος, στους πληθυσμούς του. Ωστόσο, δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ αυτών των διαδικασιών, αφού οι μακροεξελικτικές διαδικασίες βασίζονται σε μικροεξελικτικές. Στη μακροεξέλιξη, λειτουργούν οι ίδιοι παράγοντες - ο αγώνας για ύπαρξη, η φυσική επιλογή και η σχετική εξαφάνιση. Η μακροεξέλιξη, όπως και η μικροεξέλιξη, έχει αποκλίνουσα φύση.
Η μακροεξέλιξη εμφανίζεται σε ιστορικά τεράστιες χρονικές περιόδους, επομένως είναι απρόσιτη η άμεση μελέτη. Παρόλα αυτά, η επιστήμη έχει πολλά στοιχεία που δείχνουν την πραγματικότητα των μακροεξελικτικών διαδικασιών.
2. Ποια στοιχεία μακροεξέλιξης μας δίνουν τα παλαιοντολογικά δεδομένα; Δώστε παραδείγματα μεταβατικών μορφών.
Απάντηση. Η παλαιοντολογία μελετά τα απολιθώματα των εξαφανισμένων οργανισμών και προσδιορίζει τις ομοιότητες και τις διαφορές τους με τους σύγχρονους οργανισμούς. Τα παλαιοντολογικά δεδομένα μας επιτρέπουν να μάθουμε για τη χλωρίδα και την πανίδα του παρελθόντος, να ανακατασκευάσουμε την εμφάνιση εξαφανισμένων οργανισμών και να ανακαλύψουμε συνδέσεις μεταξύ αρχαίων και σύγχρονων εκπροσώπων της χλωρίδας και της πανίδας.
Οι πειστικές αποδείξεις των αλλαγών στον οργανικό κόσμο με την πάροδο του χρόνου παρέχονται από τη σύγκριση των απολιθωμάτων από στρώματα γης διαφορετικών γεωλογικών εποχών. Μας επιτρέπει να καθορίσουμε την αλληλουχία προέλευσης και ανάπτυξης διαφορετικών ομάδων οργανισμών. Για παράδειγμα, στα αρχαιότερα στρώματα, εντοπίζονται υπολείμματα εκπροσώπων τύπων ασπόνδυλων ζώων και σε μεταγενέστερα στρώματα, υπολείμματα χορδών. Ακόμη και νεότερα γεωλογικά στρώματα περιέχουν υπολείμματα ζώων και φυτών που ανήκουν σε είδη παρόμοια με τα σύγχρονα.
Τα παλαιοντολογικά δεδομένα παρέχουν πλούσιο υλικό για τις διαδοχικές συνδέσεις μεταξύ διαφόρων συστηματικών ομάδων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ήταν δυνατό να δημιουργηθούν μεταβατικές μορφές μεταξύ αρχαίων και σύγχρονων ομάδων οργανισμών, σε άλλες, ήταν δυνατή η ανακατασκευή φυλογενετικών σειρών, δηλαδή σειρών ειδών που αντικαθιστούν διαδοχικά το ένα το άλλο.
Μια ομάδα ερπετών με άγρια δόντια βρέθηκε στις όχθες της Βόρειας Ντβίνα. Συνδύαζαν τα χαρακτηριστικά των θηλαστικών και των ερπετών. Τα ερπετά με δόντια ζώων είναι παρόμοια με τα θηλαστικά στη δομή του κρανίου, της σπονδυλικής στήλης και των άκρων, καθώς και στη διαίρεση των δοντιών σε κυνόδοντες, κοπτήρες και γομφίους.
Η ανακάλυψη του Archeopteryx παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον από εξελικτική άποψη. Αυτό το ζώο σε μέγεθος περιστεριού είχε τα χαρακτηριστικά ενός πουλιού, αλλά διατηρούσε και τα χαρακτηριστικά των ερπετών. Σημάδια πτηνών: πίσω άκρα με ταρσό, παρουσία φτερών, γενική εμφάνιση. Σημάδια ερπετών: μια μεγάλη σειρά ουραίων σπονδύλων, κοιλιακές πλευρές και παρουσία δοντιών. Το Archeopteryx δεν θα μπορούσε να είναι καλό ιπτάμενο, αφού το στέρνο του (χωρίς καρίνα), οι θωρακικοί μύες και οι μύες των φτερών του είναι ελάχιστα αναπτυγμένα. Η σπονδυλική στήλη και τα πλευρά δεν ήταν ένα άκαμπτο σκελετικό σύστημα που ήταν σταθερό κατά τη διάρκεια της πτήσης, όπως στα σύγχρονα πτηνά. Ο Αρχαιοπτέρυξ μπορεί να θεωρηθεί μια μεταβατική μορφή μεταξύ ερπετών και πτηνών. Οι μεταβατικές μορφές συνδυάζουν ταυτόχρονα τα χαρακτηριστικά τόσο των αρχαίων όσο και των πιο εξελικτικά νεότερων ομάδων. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το ichthyostegas, μια μεταβατική μορφή μεταξύ ψαριών με πτερύγια γλυκού νερού και αμφιβίων.
3. Ποια είναι η σημασία της ανακατασκευής των φυλογενετικών σειρών;
Απάντηση. Φυλογενετική σειρά. Για μια σειρά από ομάδες ζώων και φυτών, οι παλαιοντολόγοι μπόρεσαν να αναδημιουργήσουν μια συνεχή σειρά μορφών από την αρχαία έως τη σύγχρονη, αντανακλώντας τις εξελικτικές τους αλλαγές. Ο Ρώσος ζωολόγος V. O. Kovalevsky (1842–1883) αναδημιούργησε τη φυλογενετική σειρά αλόγων. Στα άλογα, καθώς περνούσαν στο γρήγορο και μεγάλο τρέξιμο, μειώθηκε ο αριθμός των δακτύλων στα άκρα τους και ταυτόχρονα αυξήθηκε το μέγεθος του ζώου. Αυτές οι αλλαγές ήταν συνέπεια των αλλαγών στον τρόπο ζωής του αλόγου, το οποίο μεταπήδησε στη διατροφή αποκλειστικά με βλάστηση, για αναζήτηση της οποίας ήταν απαραίτητο να ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις. Πιστεύεται ότι όλοι αυτοί οι εξελικτικοί μετασχηματισμοί χρειάστηκαν 60-70 εκατομμύρια χρόνια.
Η μελέτη των φυλογενετικών σειρών που κατασκευάστηκαν με βάση δεδομένα από την παλαιοντολογία, τη συγκριτική ανατομία και την εμβρυολογία είναι σημαντική για περαιτέρω ανάπτυξη γενική θεωρίαεξέλιξη, χτίζοντας ένα φυσικό σύστημα οργανισμών, αναδημιουργώντας μια εικόνα της εξέλιξης μιας συγκεκριμένης συστηματικής ομάδας οργανισμών. Επί του παρόντος, για την κατασκευή φυλογενετικών σειρών, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο δεδομένα από επιστήμες όπως η γενετική, η βιοχημεία, η μοριακή βιολογία, η βιογεωγραφία, η ηθολογία κ.λπ.
Οι μέθοδοι της φυλογενετικής έρευνας συνδέονται οργανικά με μεθόδους μελέτης των γεγονότων της εξέλιξης. Μέχρι τώρα, η μορφολογική μέθοδος θα πρέπει να θεωρείται η κύρια μέθοδος φυλογενετικής έρευνας, αφού οι μετασχηματισμοί με τη μορφή ενός οργανισμού παραμένουν το πιο προφανές γεγονός και μας επιτρέπουν να ανιχνεύσουμε τα φαινόμενα μετασχηματισμού των ειδών με μεγάλο βαθμό επιτυχίας.
Από αυτό δεν προκύπτει βέβαια ότι άλλες μέθοδοι δεν έχουν εφαρμογή σε φυλογενετικές μελέτες - φυσιολογικές, οικολογικές, γενετικές κ.λπ. Η μορφή και η λειτουργία ενός οργανισμού είναι άρρηκτα συνδεδεμένες. Οποιοσδήποτε οργανισμός σχηματίζεται υπό την επίδραση συγκεκριμένων περιβαλλοντικών παραγόντων, αλληλεπιδρά μαζί του, βρίσκεται σε ορισμένες συνδέσεις με άλλους οργανισμούς. Ωστόσο, η μορφή ενός οργανισμού, η δομή του παραμένει πάντα ένας ευαίσθητος δείκτης όλων αυτών των συνδέσεων και χρησιμεύει ως κατευθυντήριο νήμα για τον ερευνητή των φυλογενετικών θεμάτων. Η μέθοδος μορφολογικής έρευνας κατέχει ηγετική θέση στη μελέτη της φυλογένεσης και τα συμπεράσματά της έχουν γενικά επιβεβαιωθεί όταν ελέγχονται με άλλες μεθόδους. Το μεγάλο πλεονέκτημα της μορφολογικής μεθόδου είναι η διαθεσιμότητα του συνδυασμού της με μια συγκριτική μέθοδο έρευνας, χωρίς την οποία είναι αδύνατο να εντοπιστεί το ίδιο το γεγονός της μεταμόρφωσης των ζωντανών συστημάτων. Η εγκυρότητα της μορφολογικής μεθόδου ενισχύεται πολύ από το γεγονός ότι είναι ουσιαστικά βαθιά αυτοκριτική, αφού μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορες κατευθύνσεις.
Αν έχουμε μεγάλο παλαιοντολογικό υλικό (για παράδειγμα, την εξέλιξη του αλόγου), μπορούμε να εφαρμόσουμε τη συγκριτική μορφολογική μέθοδο σε διαδοχικές σειρές προγόνων και απογόνων και έτσι να προσδιορίσουμε τις κατευθύνσεις και τις μεθόδους εξέλιξης μιας δεδομένης ομάδας. Το σχήμα δίνει μια ιδέα για την ουσία της συγκριτικής μορφολογικής μεθόδου όπως εφαρμόζεται στους προγόνους του αλόγου. Η διαδοχική μείωση των πλευρικών δακτύλων και η ανάπτυξη του μεσαίου (III) δακτύλου δείχνουν την κατεύθυνση εξελικτική ανάπτυξη«σειρά αλόγων».
Σύγκριση των άκρων των jerboas με μειούμενο αριθμό δακτύλων και αυξανόμενη εξειδίκευση. 1 - μικρό jerboa Allactaga elator, 2 - Salpingotas Koslovi, 3 - θαμνώδες Dipus sagitta. I-V - δάχτυλα από το πρώτο έως το πέμπτο (Σύμφωνα με τον Vinogradov)
Περαιτέρω, τα παλαιοντολογικά δεδομένα είναι σε αρμονία με συγκριτικές ανατομικές μελέτες σύγχρονων μορφών. Το σχήμα συγκρίνει τα άκρα τριών μορφών με έναν μειούμενο αριθμό δακτύλων. Αν και δεν πρόκειται για φυλογενετική σειρά, δίνει την εντύπωση ότι και τα τρία άκρα είναι το αποτέλεσμα της εκδήλωσης παρόμοιων διεργασιών που έχουν φτάσει σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης. Επομένως, η συγκριτική μορφολογική μέθοδος, σε σχέση με τις σύγχρονες μορφές, ανεξαρτήτως παλαιοντολογίας, καθιστά πιθανό, για παράδειγμα, ένα μονόποδο πόδι να είχε αναπτυχθεί από πολυδάχτυλο. Όταν αυτά τα συμπεράσματα προστεθούν στα δεδομένα της συγκριτικής εμβρυολογίας, δείχνοντας ότι, για παράδειγμα, σε ένα έμβρυο αλόγου, σχηματίζονται πλευρικά δάχτυλα των ποδιών και στη συνέχεια μειώνονται σταδιακά, τότε το συμπέρασμά μας για την προέλευση του μονόποδου αλόγου από πολλά -προγονός toed γίνεται ακόμη πιο πιθανό.
Η σύμπτωση αυτών των δεδομένων δείχνει ότι τα γεγονότα της παλαιοντολογίας, της συγκριτικής ανατομίας των μορφών ενηλίκων και της συγκριτικής εμβρυολογίας αλληλοελέγχονται και αλληλοσυμπληρώνονται, σχηματίζοντας στο σύνολό τους μια συνθετική τριπλή μέθοδο φυλογενετικής έρευνας που προτάθηκε από τον Haeckel (1899) και η οποία δεν έχει χάσει σημασία σήμερα. Είναι αποδεκτό ότι η σύμπτωση δεδομένων από την παλαιοντολογία, τη συγκριτική ανατομία και την εμβρυολογία, σε κάποιο βαθμό, χρησιμεύει ως απόδειξη της ορθότητας των φυλογενετικών κατασκευών.
Αυτά είναι τα περισσότερα γενικές αρχέςφυλογενετικές μελέτες.
Ας εξετάσουμε τώρα τα συνοπτικά περιγραφόμενα στοιχεία μιας ενοποιημένης μεθόδου φυλογενετικής έρευνας.
Τα παλαιοντολογικά δεδομένα είναι πιο πειστικά. Ωστόσο, έχουν ένα μεγάλο ελάττωμα, δηλαδή ο παλαιοντολόγος ασχολείται μόνο με μορφολογικά χαρακτηριστικά και, επιπλέον, ελλιπή. Ο οργανισμός στο σύνολό του βρίσκεται εκτός του πεδίου της παλαιοντολογικής έρευνας. Ενόψει αυτού, είναι ιδιαίτερα σημαντικό για έναν παλαιοντολόγο να λάβει υπόψη του όλα τα διαθέσιμα σημάδια των ζώων με τα υπολείμματα των οποίων ασχολείται. Διαφορετικά, τα φυλογενετικά του συμπεράσματα μπορεί να είναι λανθασμένα.
Ας υποθέσουμε ότι οι μορφές A, B, C, D, E, E αντικαθιστούν η μία την άλλη σε διαδοχικούς γεωλογικούς ορίζοντες και ότι ο παλαιοντολόγος έχει την ευκαιρία να παρατηρήσει ένα ορισμένο άθροισμα των χαρακτηριστικών τους - a, b, c, κ.λπ. περαιτέρω υποθέστε ότι η μορφή Α έχει τα χαρακτηριστικά a 1, b 1, c 1, και στις μορφές B, C, D, ... αυτά τα χαρακτηριστικά αλλάζουν (αντίστοιχα a 2, b 2, c 2 .. a 3, b 3, γ 3 ..., κλπ. .). Στη συνέχεια με την πάροδο του χρόνου παίρνουμε την παρακάτω σειρά δεδομένων
Αυτή η ταμπλέτα αντιστοιχεί, για παράδειγμα, σε μια «σειρά» προγόνων ιπποειδών, όπου από τον Eopippus μέχρι το άλογο έχουμε μια διαδοχή στην ανάπτυξη μιας σειράς χαρακτηριστικών. Ο πίνακας δείχνει τη διαδοχική ανάπτυξη όλων των κορυφαίων χαρακτηριστικών. Κάθε επόμενο σύμβολο (για παράδειγμα, ένα 4) προέρχεται από κάθε προηγούμενο (για παράδειγμα, ένα 3). Σε τέτοιες περιπτώσεις καθίσταται πιθανό ότι σχηματίζεται η σειρά A, B, C, D, E, E φυλογενετική σειρά, δηλαδή ένας αριθμός προγόνων και των απογόνων τους. Αυτή είναι η σειρά από τον eohippus στο άλογο και κάποια άλλα.
Τώρα ας υποθέσουμε ότι έχουμε να κάνουμε με τα ακόλουθα δεδομένα:
Δηλώνουμε δηλαδή έναν αριθμό μορφών που αντικαθιστούν διαδοχικά η μία την άλλη χρονικά και σύμφωνα με ένα από τα σημεία (β) παίρνουμε μια εικόνα διαδοχικής ανάπτυξης από το b 1 έως το b 5. Ωστόσο, η σειρά μας δεν είναι μια φυλογενετική σειρά, αφού, για παράδειγμα, ως προς τους χαρακτήρες α και β δεν παρατηρούμε συνεπή εξειδίκευση. Για παράδειγμα, το είδος Α έχει τύπο Α (a 1, b 1, b 1), αλλά το είδος Β δεν είναι σαφώς ο άμεσος απόγονός του, αφού έχει τύπο Β (a 4, b 2, b 2) κ.λπ. Προφανώς, εδώ έχουμε να κάνουμε με διαδοχικά «θραύσματα» ενός φυλογενετικού δέντρου, πολλά κλαδιά του οποίου δεν έχουν βρεθεί. Επομένως, η σειρά A, B, C, D, D, E είναι στην πραγματικότητα ίση με A, B 1, C 2, D 3, D 1. Αυτή η σειρά ονομάζεται steppped. Για να εξηγήσουμε τις διαφορές μεταξύ αυτού και της φυλογενετικής σειράς, θα χρησιμοποιήσουμε μια εικόνα που δείχνει την εξέλιξη του αλόγου. Εδώ οι ακόλουθες σειρές θα είναι φυλογενετικές: eohippus, orohippus, mesohippus, parahippus, merigippus, pliohippus, plesippus, άλογο. Για παράδειγμα, η ακόλουθη σειρά μορφών θα ήταν κλιμακωτές: υρακόθηριο, επίχιππος, μυοχίππος, ανχύθηριο, ιππάριον, ιππίδιο, άλογο. Όλα αυτά δεν είναι πρόγονοι και απόγονοι, αλλά διαδοχικά αλλά διάσπαρτα πλευρικά κλαδιά του φυλογενετικού δέντρου.
Όπως μπορείτε να δείτε, η κλιμακωτή σειρά έχει μεγάλη εργασιακή σημασία, αφού, βάσει αυτής, θα μπορούσε κανείς να συμπεράνει ότι το άλογο κατάγεται από πρόγονο πολυδακτυλίου.
Τέλος, μπορεί να συναντήσετε προσαρμοστικό εύρος, που δείχνει την ανάπτυξη οποιασδήποτε προσαρμογής. Μια τέτοια σειρά μπορεί να είναι μέρος μιας φυλογενετικής σειράς, για παράδειγμα, η προσαρμογή του ποδιού ενός αλόγου στο τρέξιμο, αλλά συχνά αυτό δεν συμβαίνει και μια προσαρμοστική σειρά μπορεί να κατασκευαστεί ακόμη και εις βάρος των σύγχρονων μορφών που δεν σχηματίζονται μια φυλογενετική σειρά καθόλου. Όπως βλέπουμε, ένας παλαιοντολόγος έχει να αντιμετωπίσει μεγάλες δυσκολίες. Το υλικό του είναι αποσπασματικό και ελλιπές.
Κάποια αντιστάθμιση για την ελλιπή παλαιοντολογικά δεδομένα, ωστόσο, είναι η δυνατότητα επέκτασης των περιβαλλοντικών δεδομένων στην παλαιοντολογία. Μια συγκεκριμένη μορφή οργάνου (η δομή ενός ποδιού, η δομή της οδοντικής συσκευής κ.λπ.) επιτρέπει σε κάποιον να βγάλει συμπεράσματα σχετικά με τον τρόπο ζωής και ακόμη και τη σύνθεση της τροφής των εξαφανισμένων ζώων. Αυτό δημιουργεί τη δυνατότητα ανασυγκρότησης των οικολογικών τους σχέσεων. Το αντίστοιχο πεδίο γνώσης, που καθιερώθηκε στα έργα του V. O. Kovalevsky, ονομάστηκε Παλαιοβιολογία (Abel, 1912). Αντισταθμίζει τον κατακερματισμό των ιδεών του παλαιοντολόγου για τα εξαφανισμένα ζώα. Όσον αφορά τις μορφές χωρίς σκελετό, η παλαιοντολογία παρέχει μόνο αμελητέο υλικό για τη φυλογενετική, και σε αυτές τις περιπτώσεις η συγκριτική μορφολογία με τη μέθοδο της συγκριτικής μελέτης ομόλογων δομών ενηλίκων και εμβρυϊκών μορφών γεωλογικής νεωτερικότητας έρχεται πρώτη. Η έλλειψη παλαιοντολογικών δεδομένων καθιστά πολύ πιο δύσκολη την εξαγωγή φυλογενετικών συμπερασμάτων. Επομένως, οι φυλογενετικές μας κατασκευές είναι πιο αξιόπιστες σε σχέση με εκείνες τις μορφές για τις οποίες είναι γνωστό το παλαιοντολογικό υλικό.
Παρόλα αυτά, ακόμη και ελλείψει παλαιοντολογικών δεδομένων, ο ερευνητής δεν μένει άοπλος. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιεί μια άλλη μέθοδο, δηλαδή τη μελέτη των σταδίων της οντογενετικής ανάπτυξης.
Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.
Ερώτηση 1. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μακρο- και μικροεξέλιξης;
Με τον όρο μικροεξέλιξη εννοούμε το σχηματισμό νέων ειδών.
Η έννοια της μακροεξέλιξης υποδηλώνει την προέλευση υπερειδικών ταξινομικών κατηγοριών (γένος, τάξη, φυλή, τύπος).
Ωστόσο, δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ των διαδικασιών σχηματισμού νέων ειδών και των διαδικασιών σχηματισμού ανώτερων ταξινομικών ομάδων. Ο όρος «μικροεξέλιξη» με τη σύγχρονη έννοια εισήχθη από τον N.V. Timofeev-Resovsky το 1938.
Ερώτηση 2. Ποιες διαδικασίες είναι οι κινητήριες δυνάμεις της μακροεξέλιξης; Δώστε παραδείγματα μακροεξελικτικών αλλαγών.
Στη μακροεξέλιξη, οι ίδιες διαδικασίες λειτουργούν όπως κατά την ειδογένεση: ο σχηματισμός φαινοτυπικών αλλαγών, ο αγώνας για ύπαρξη, η φυσική επιλογή, η εξαφάνιση των λιγότερο προσαρμοσμένων μορφών.
Το αποτέλεσμα των μακροεξελικτικών διεργασιών είναι σημαντικές αλλαγές στην εξωτερική δομή και φυσιολογία των οργανισμών - όπως, για παράδειγμα, ο σχηματισμός κλειστού κυκλοφορικού συστήματος στα ζώα ή η εμφάνιση στομάτων και επιθηλιακών κυττάρων στα φυτά. Τα θεμελιώδη εξελικτικά αποκτήματα αυτού του είδους περιλαμβάνουν το σχηματισμό ταξιανθιών ή τη μετατροπή των μπροστινών άκρων των ερπετών σε φτερά και μια σειρά άλλων.
Ερώτηση 3. Ποια γεγονότα αποτελούν τη βάση της μελέτης και των στοιχείων της μακροεξέλιξης;
Τα πιο πειστικά στοιχεία για τις μακροεξελικτικές διαδικασίες προέρχονται από παλαιοντολογικά δεδομένα. Η παλαιοντολογία μελετά τα απολιθώματα των εξαφανισμένων οργανισμών και διαπιστώνει τις ομοιότητες και τις διαφορές τους με τους σύγχρονους οργανισμούς. Από τα απομεινάρια, οι παλαιοντολόγοι ανακατασκευάζουν την εμφάνιση εξαφανισμένων οργανισμών και μαθαίνουν για τη χλωρίδα και την πανίδα του παρελθόντος. Δυστυχώς, η μελέτη των απολιθωμένων μορφών μας δίνει μια ελλιπή εικόνα της εξέλιξης της χλωρίδας και της πανίδας. Τα περισσότερα υπολείμματα αποτελούνται από στερεά μέρη οργανισμών: οστά, κοχύλια και εξωτερικούς υποστηρικτικούς ιστούς φυτών. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν απολιθώματα που διασώζουν ίχνη από λαγούμια και περάσματα αρχαίων ζώων, αποτυπώματα μελών ή ολόκληρων οργανισμών που έχουν απομείνει σε κάποτε μαλακά ιζήματα.
Ερώτηση 4. Ποια είναι η σημασία της μελέτης των φυλογενετικών σειρών;Υλικό από τον ιστότοπο
Η μελέτη φυλογενετικών σειρών που κατασκευάζονται με βάση δεδομένα από την παλαιοντολογία, τη συγκριτική ανατομία και την εμβρυολογία είναι σημαντική για την περαιτέρω ανάπτυξη της γενικής θεωρίας της εξέλιξης, την κατασκευή ενός φυσικού συστήματος οργανισμών και την αναδόμηση της εικόνας της εξέλιξης του μια συγκεκριμένη συστηματική ομάδα οργανισμών.
Επί του παρόντος, για την κατασκευή φυλογενετικών σειρών, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο δεδομένα από επιστήμες όπως η γενετική, η βιοχημεία, η μοριακή βιολογία, η βιογεωγραφία, η ηθολογία κ.λπ.
Ένα από τα πιο γνωστά και καλύτερα μελετημένα είναι η φυλογενετική σειρά των σύγχρονων οπληφόρων μονόποδων. Πολλαπλά παλαιοντολογικά ευρήματα και αναγνωρισμένες μεταβατικές μορφές δημιουργούν μια επιστημονική βάση τεκμηρίωσης για αυτή τη σειρά. Η φυλογενετική σειρά του αλόγου, που περιέγραψε ο Ρώσος βιολόγος Vladimir Onufrievich Kovalevsky το 1873, παραμένει σήμερα «εικονίδιο» της εξελικτικής παλαιοντολογίας.
Εξέλιξη μέσα στους αιώνες
Στην εξέλιξη, οι φυλογενετικές σειρές είναι διαδοχικά διαδοχικές μεταβατικές μορφές που οδήγησαν στον σχηματισμό σύγχρονων ειδών. Με βάση τον αριθμό των συνδέσμων, η σειρά μπορεί να είναι πλήρης ή μερική, αλλά η παρουσία διαδοχικών μεταβατικών εντύπων αποτελεί προϋπόθεση για την περιγραφή τους.
Η φυλογενετική σειρά του αλόγου θεωρείται απόδειξη εξέλιξης ακριβώς λόγω της παρουσίας τέτοιων διαδοχικών μορφών που αντικαθιστούν η μία την άλλη. Η πολλαπλότητα των παλαιοντολογικών ευρημάτων του προσδίδει υψηλό βαθμό αξιοπιστίας.
Παραδείγματα φυλογενετικών σειρών
Η σειρά των αλόγων δεν είναι η μόνη από τα παραδείγματα που περιγράφονται. Καλά μελετημένο και έχει υψηλός βαθμόςαξιοπιστία της φυλογενετικής σειράς φαλαινών και πτηνών. Και αμφιλεγόμενη στους επιστημονικούς κύκλους και περισσότερο χρησιμοποιούμενη σε διάφορους λαϊκιστικούς υπαινιγμούς είναι η φυλογενετική σειρά των σύγχρονων χιμπατζήδων και ανθρώπων. Οι διαφωνίες σχετικά με τους ενδιάμεσους κρίκους που λείπουν εδώ συνεχίζονται στην επιστημονική κοινότητα. Όμως, όσες απόψεις και αν υπάρχουν, η σημασία των φυλογενετικών σειρών ως απόδειξη της εξελικτικής προσαρμοστικότητας των οργανισμών στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες παραμένει αδιαμφισβήτητη.
Η σύνδεση μεταξύ της εξέλιξης των αλόγων και του περιβάλλοντος
Πολλαπλές μελέτες από παλαιοντολόγους επιβεβαίωσαν τη θεωρία του O. V. Kovalevsky για τη στενή σχέση των αλλαγών στον σκελετό των προγόνων των αλόγων με τις αλλαγές στο περιβάλλον. Το μεταβαλλόμενο κλίμα οδήγησε σε μείωση των δασικών εκτάσεων και οι πρόγονοι των σύγχρονων οπληφόρων με ένα δάχτυλο προσαρμόστηκαν στις συνθήκες διαβίωσης στις στέπες. Η ανάγκη για γρήγορη κίνηση προκάλεσε τροποποιήσεις στη δομή και τον αριθμό των δακτύλων στα άκρα, αλλαγές στον σκελετό και τα δόντια.
Ο πρώτος κρίκος της αλυσίδας
Στο πρώιμο Ηώκαινο, περισσότερα από 65 εκατομμύρια χρόνια πριν, έζησε ο πρώτος πρόγονος του σύγχρονου αλόγου. Πρόκειται για ένα «χαμηλό άλογο» ή Eohippus, το οποίο είχε το μέγεθος ενός σκύλου (έως 30 cm), στηριζόταν σε ολόκληρο το πόδι του άκρου, το οποίο είχε τέσσερα (μπροστά) και τρία (πίσω) δάχτυλα με μικρές οπλές. Ο Eohippus τρέφονταν με βλαστούς και φύλλα και είχε φυματινώδη δόντια. Καφέ χρωματισμός και αραιά μαλλιά σε μια κινητή ουρά - αυτός είναι ο μακρινός πρόγονος των αλόγων και των ζέβρες στη Γη.
Ενδιάμεσα
Πριν από περίπου 25 εκατομμύρια χρόνια, το κλίμα στον πλανήτη άλλαξε και οι εκτάσεις της στέπας άρχισαν να αντικαθιστούν τα δάση. Στο Μειόκαινο (πριν από 20 εκατομμύρια χρόνια), εμφανίστηκαν ο μεσόχιππος και ο παράχιππος, περισσότερο παρόμοια με τα σύγχρονα άλογα. Και ο πρώτος φυτοφάγος πρόγονος της φυλογενετικής σειράς του αλόγου θεωρείται ο Μερίχιππος και ο Πλιόχιππος, που μπήκαν στην αρένα της ζωής πριν από 2 εκατομμύρια χρόνια. Ιππάριος - ο τελευταίος σύνδεσμος με τα τρία δάχτυλα
Αυτός ο πρόγονος έζησε στο Μειόκαινο και το Πλιόκαινο στις πεδιάδες της Βόρειας Αμερικής, της Ασίας και της Αφρικής. Αυτό το τρίδαχτυλο άλογο, που έμοιαζε με γαζέλα, δεν είχε ακόμη οπλές, αλλά μπορούσε να τρέχει γρήγορα, έτρωγε γρασίδι και ήταν αυτή που κατέλαβε τεράστιες περιοχές.
άλογο με ένα δάχτυλο - πλιόυππος
Αυτοί οι μονόποδοι εκπρόσωποι εμφανίζονται πριν από 5 εκατομμύρια χρόνια στις ίδιες περιοχές με τους ιππάρους. Οι περιβαλλοντικές συνθήκες αλλάζουν - γίνονται ακόμη πιο ξηρές και οι στέπες επεκτείνονται σημαντικά. Εδώ αποδείχτηκε ότι το μεμονωμένο δάκτυλο ήταν πιο σημαντικό σημάδι για την επιβίωση. Αυτά τα άλογα είχαν ύψος έως και 1,2 μέτρα στο ακρώμιο, είχαν 19 ζεύγη πλευρών και δυνατούς μύες στα πόδια. Τα δόντια τους αποκτούν μακριές στεφάνες και πτυχές σμάλτου με ανεπτυγμένο στρώμα τσιμέντου.
Άλογο ξέρουμε
Το σύγχρονο άλογο, ως το τελικό στάδιο της φυλογενετικής σειράς, εμφανίστηκε στο τέλος του Νεογενούς και στο τέλος της τελευταίας εποχής των παγετώνων (περίπου 10 χιλιάδες χρόνια πριν), εκατομμύρια άγρια άλογα βόσκουν ήδη στην Ευρώπη και την Ασία. Αν και οι προσπάθειες των πρωτόγονων κυνηγών και η μείωση των βοσκοτόπων έκαναν το άγριο άλογο σπάνιο ήδη πριν από 4 χιλιάδες χρόνια. Αλλά δύο από τα υποείδη του - το tarpan στη Ρωσία και το άλογο του Przewalski στη Μογγολία - κατάφεραν να διαρκέσουν πολύ περισσότερο από όλα τα άλλα.
Αγρια άλογα
Σήμερα δεν έχουν απομείνει ουσιαστικά άγρια άλογα. Το ρωσικό tarpan θεωρείται εξαφανισμένο είδος και το άλογο του Przewalski είναι φυσικές συνθήκεςδεν συμβαίνει. Τα κοπάδια αλόγων που βόσκουν ελεύθερα είναι άγριες εξημερωμένες μορφές. Αν και τέτοια άλογα επιστρέφουν γρήγορα στην άγρια ζωή, εξακολουθούν να διαφέρουν από τα πραγματικά άγρια άλογα.
Έχουν μακριές χαίτες και ουρές και είναι διαφορετικών χρωμάτων. Αποκλειστικά τα άλογα και τα μουσαμάδες του Przewalski του Przewalski έχουν στολισμένα κτυπήματα, χαίτη και ουρές.
Στην Κεντρική και Βόρεια Αμερική, τα άγρια άλογα εξοντώθηκαν εντελώς από τους Ινδούς και εμφανίστηκαν εκεί μόνο μετά την άφιξη των Ευρωπαίων τον 15ο αιώνα. Οι άγριοι απόγονοι των αλόγων των κατακτητών δημιούργησαν πολυάριθμα κοπάδια μάστανγκ, ο αριθμός των οποίων σήμερα ελέγχεται με σκοποβολή.
Εκτός από τα mustangs, υπάρχουν δύο είδη άγριων νησιωτικών πόνι στη Βόρεια Αμερική - στα νησιά Assateague και Sable. Ημιάγρια κοπάδια αλόγων Camargue βρίσκονται στη νότια Γαλλία. Μερικά άγρια πόνυ μπορούν επίσης να βρεθούν στα βουνά και τους βαλίτσες της Βρετανίας.
Τα αγαπημένα μας άλογα
Ο άνθρωπος δάμασε το άλογο και εκτράφηκε περισσότερες από 300 από τις ράτσες του. Από βαρέων βαρών μέχρι μικροσκοπικά πόνυ και όμορφα άλογα αγώνων. Στη Ρωσία εκτρέφονται περίπου 50 ράτσες αλόγων. Το πιο διάσημο από αυτά είναι το τρότερ Oryol. Αποκλειστικά λευκό παλτό, εξαιρετικό τροτάκι και ευκινησία - αυτές οι ιδιότητες εκτιμήθηκαν τόσο από τον κόμη Orlov, ο οποίος θεωρείται ο ιδρυτής αυτής της φυλής.