СОДЕРЖАНИЕ
Макроэволюция
Основные эволюционные преобразования в природе происходят в популяциях. Этот процесс называют микроэволюцией. Преобразования, происходящие на надвидовых уровнях, которые приводят к формированию систематических групп более высокого ранга, чем вид (род, семейство, отряд и т. д.), называют макроэволюцией. Макроэволюция — надвидовая эволюция живых форм. Между макроэволюцией и микроэволюцией нельзя провести принципиальную границу, поскольку макроэволюция совершается посредством микроэволюционных процессов. В макроэволюции действуют те же процессы, что и в микроэволюции — дивергенция, борьба за существование, естественный отбор, — и связанное с ними вымирание.
Эволюционные преобразования, приводящие к возникновению систематических групп более высокого порядка, чем вид, называют микроэволюцией.
Макроэволюция недоступна непосредственному наблюдению, хотя ее результаты окружают нас повсеместно, потому что она происходит на протяжении грандиозного промежутка времени, исчисляемого сотнями тысяч, миллионами лет. Однако наука накопила множество фактов, доказывающих реальность мароэволюционных процессов.
Имеется огромное количество фактов, подтверждающих существование процесса эволюции. Среди них видное место занимают материалы палеонтологии, эмбриологии, биогеографии, экологии, генетики, биохимии, молекулярной биологии, анатомии, физиологии, морфологии и многих других областей биологической науки. Рассмотрим некоторые примеры из них.
Палеонтология как доказательство эволюции
Палеонтология — это наука об ископаемых животных, растениях и микроорганизмах, с помощью которых воссоздается картина поэтапного развития живого мира с доисторических времен.
Обычно ископаемые формы представлены в виде минерализованных скелетов (окаменелостей), хотя возможны находки останков с сохранившимися мягкими тканями. Например, в Сибири в слоях вечной мерзлоты находят останки мамонтов (взрослых и детенышей) с сохранившимися мышечными и другими тканями, кожей с волосяным покровом, внутренними органами, наполненными растительной массой. В сланцах, каменном угле встречаются ископаемые останки многих древних растений и животных.
По найденным окаменелостям удалось восстановить картину появления позвоночных животных и этапы усложнения их организации.
Сопоставление ископаемых останков из земных пластов различных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменениях органического мира во времени. В самых глубоких, древних пластах встречаются останки типов беспозвоночных животных, а в более поздних пластах — останки типа хордовых. В поверхностных, более молодых геологических пластах содержатся останки организмов, относящихся к видам, похожим на современные.
Останки раковин в осадочных породах
Палеонтологам удалось на основе большого фактического ископаемого материала найти переходные формы организмов. Например, скелеты зверозубых рептилий, совмещающих в себе признаки пресмыкающихся и млекопитающих, первоптицы — археоптерикса, имеющего признаки пресмыкающихся и птиц. Эти и многие другие находки позволили установить исторический путь развития класса Птицы и класса Млекопитающие, определить их родство между собой и время, когда они стали расходиться.
По ископаемым находкам выявляются особенности происхождения и этапы эволюции человека.
Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удается установить переходные формы, в других — филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга во времени. Примером филогенетических рядов могут служить находки, подтверждающие происхождение перьев птиц от роговых чешуй рептилий и демонстрирующие эволюцию лошади.
Эволюция конечностей лошадиных: А — передняя конечность; Б — задняя конечность; 1 — эогиппус; 2 — миогиппус; 3 — мерикгиппус; 4 — лошадь (Equus)
Русский ученый-зоолог В.О. Ковалевский (1842-1883) по ископаемым находкам с помощью переходных форм воссоздал филогенетический ряд лошади. Метод создания филогенетических рядов, введенный в палеонтологию В.О. Ковалевским, широко используется и в настоящее время.
Эмбриологические доказательства эволюции
Убедительные доказательства родства между организмами представляет эмбриология — наука, изучающая зародышевое развитие организмов.
Сравнение эмбриогенеза (зародышевого развития) различных позвоночных животных, например, рыб, амфибий, птиц и млекопитающих, показывает, что их ранние стадии развития очень сходы между собой. Но на поздних стадиях эмбрионы этих животных уже различаются, и довольно сильно. Эти факты сходства эмбрионов у позвоночных животных были впервые описаны в первой половине XIX века отечественным ученым-эмбриологом К.М. Бэром.
В книге «Об истории развития животных» (1828) он сопоставил зародышевую организацию представителей различных классов позвоночных животных и пришел к важным выводам, согласно которым все зародыши позвоночных воспроизводят общие признаки типа (то есть как бы исходят их общего типа организации), развиваясь в дальнейшем в разных направлениях, «обособляясь друг от друга». При этом, утверждал Бэр, в ходе эмбриогенеза у разных классов позвоночных общие признаки типа формируются раньше, чем видовые признаки вида. Эмпирические обобщения, сделанные Бэром о закономерностях эмбрионального развития, Дарвин рассматривал как одно из существенных доказательств эволюции и назвал их законом зародышевого сходства. Позже это было названо законом Бэра.
Сходство стадий эмбрионального развития позвоночных: 1 — рыба; 2 — амфибия; 3 — рептилия; 4 — млекопитающее; 5 — человек
К.М. Бэр первым в науке исследовал и описал яйцеклетку млекопитающих. Интересно, что рассматривая эту яйцеклетку, он очень удивился, найдя ее необычайно большое сходство с яйцеклеткой птиц.
Зародышевое сходство разных видов является следствием их филогенетического родства и указывает на общность происхождения.
По мере развития (в онтогенезе) сходство между зародышами ослабевает и начинают проявляться признаки тех классов позвоночных, к которым принадлежат данные животные. В ходе эмбрионального развития у эмбрионов происходит расхождение признаков: у них появляются признаки, характеризующие класс, затем отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат. Такое явление Дарвин назвал «свидетельством общности происхождения позвоночных животных».
Идеи, высказанные Бэром и Дарвином, получили развитие в трудах немецких ученых-зоологов Ф. Мюллера и Э. Геккеля (1866). Рассматривая взаимоотношения между онтогенезом (индивидуальное развитие организма) и филогенезом (историческое развитие систематических групп), они сформулировали эмпирическое обобщение, которое было названо биогенетическим законом или законом Мюллера-Геккеля.
Ф. Мюллер в 1864 году установил закономерность, а Э. Геккель в 1866 году сформулировал биогенетический закон: «Онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида». Филогенез, по Геккелю, осуществляется главным образом путем появления («наращивания») новых стадий в конце онтогенеза.
В эволюционно-морфологическом отношении связи онтогенеза и филогенеза были наиболее полно рассмотрены и развиты позже А.Н. Северцовым в его «Теории филэмбриогенезов» (1939). По концепции Северцова, филогенез представляет собой генетический ряд онтогенезов, который не следует рассматривать как ряд сменяющихся состояний организмов последовательных поколений. Дело в том, что эволюционируют не только фенотипы, представляющие совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, но и их онтогенезы. Изменчивость организмов проявляется на всех стадиях индивидуального развития (онтогенеза) и служит материалом для действия естественного отбора. Поэтому Северцов уточняет кратко: «Филогенез есть эволюция онтогенеза». Изменения темпов индивидуального развития, особенно на стадии дифференцировки различных органов у эмбриона могут служить одной из форм эмбриональной изменчивости, которая дает богатый материал для различных эволюционных преобразований.
Биогенетический закон позволяет использовать данные эмбриологии для воссоздания хода эволюции.
Биогенетический закон применим и для растений.
