Свідчення еволюції в індивідуальному розвитку організмів - Студопедія
1. Еволюціонують (змінюються) не дорослі організми та його ознаки, а генетичні програми їх індивідуального розвитку (онтогенезу). Дані ембріології свідчать, що алгоритм розвитку кожного виду живих організмів ємодифікацією алгоритмів розвитку його предків.
2. Генетична програма онтогенезу багатоклітинних тварин сама по собі містить менше інформації, ніж дорослий організм, що виходить на її основі.Нова інформація "самозароджується" в ході онтогенезу (процес самоорганізації) за участю навколишнього середовища(аналоги - молекули води та сніжинки). При цьому є «дозволені» та «заборонені» стани системи.
3. Індивідуальний розвиток багатоклітинних організмів досить часто повторює окремі етапи його еволюційної історії (біогенетичний закон). Це пов'язано з тим, що еволюційно більш ранні придбання вже давно пов'язані з іншими життєво важливими ознаками та їх зміна небажана, а пізніші ознаки ще пластичні і можуть змінюватися. Тому придбання нового йде за «принципом адитивності», тобто. додавання або надбудови нового до старого
Навіть дуже несхожі одна на одну тварини проходять однакові ранні стадії розвитку: зигота (запліднене яйце), бластула, гаструла та ін, повторюючи т.ч. етапипереходу до багатоклітинностіта інші еволюційні придбання
У всіх хребетних тварин спостерігається подібність зародків ранніх стадіях розвитку: форма тіла, зачатки зябрових дуг, хвіст, одне коло кровообігу тощо. (закон зародкової подібності Карла Бера).
Але в міру розвитку подібність між зародками поступово стирається і починають переважати риси,властиві їх класам, сімействам, пологам, і, нарешті, видам.
Місячний ембріон людини.
Видно зачатки зябер і хвіст. Зрозуміло, зяброві мішки зародків ссавців у ході розвитку перетворюються не на зябра, а в структури, що виникли в ході еволюції з них, такі як євстахієві труби, середнє вухо, мигдалики та ін. При цьому зберігається відносне розташування нервів і кровоносних судин, що підходили до зябровим дугам у риб. Тому, наприклад, зворотний гортанний нерв у ссавців від мозку йде вниз по шиї, огинає аорту і повертається до гортані.
Ембріон дельфіна.
Видно зачатки передніх (f) та задніх (h) кінцівок. З перших розвинуться плавці, другі зникнуть.
Приклад: У дорослих камбалоподібних риб обидва ока знаходяться на одній стороні голови, а весь череп сильно викривлений і понівечений. У предків камбал, звичайно, голова була симетричною, як у всіх нормальних риб. Тому не дивно, що мальки камбал теж мають симетричну голову, яка в ході зростання поступово втрачає симетрію, спотворюється, і одне око переповзає на інший бік голови.
Приклад:у дорослих камбалоподібних риб обидва ока знаходяться на одній стороні голови, а весь череп сильно викривлений і понівечений. У предків камбал, звичайно, голова була симетричною, як у всіх нормальних риб. Тому не дивно, що мальки камбал теж мають симетричну голову, яка в ході зростання поступово втрачає симетрію, спотворюється, і одне око переповзає на інший бік голови.
«Ево-дево»: сліди макроеволюції.
Легко уявити мінливість особин одного виду за розмірами, формою, забарвленням (породи собак), але отвеликі перебудови будови організмів та їхорганів - не настільки очевидні>родів, сімейств, класів, типів,тобтомакроеволюції?
Генетикам давно відомімутації, що викликають різкі перебудови плану будови організмів, такі як гомеозис (зміна органів) абоутворення звичайних органів у невластивих їм місцях. Приклади: мутації лишеодногогомеозисного генаможуть викликати різкі зміни в будовідрозофілиіарабідопсис(«дрозофіли» рослинного світу)
Але: великі морфологічні перебудови можуть бути зумовлені не тільки генетичними, але і епігенетичними механізмами, пов'язаними з управлінням і регуляцією роботи генів.
Гіпотеза «обнадійливих монстрів» (hopeful monsters) Гольдшміта:поява різко відмінних «виродків», яким може доводиться нелегко, але за певних обставин вони можуть мати успіх.
За певних обставин можуть довго підтримуватися цілі популяції таких «монстрів».
Приклад:льнянка(родич левового зіва). К.Ліннеєм описана як форма, що втратила двосторонню симетрію, на одному зі шведських островів (1742 р.). Ця популяція є і зараз, що дозволило вже сучасними методами з'ясувати, що це не «класична» мутація, а передача у спадок метилювання гомеозисного гена, що відповідає за двосторонню симетрію квітки. Тобто. це епігенетичний механізм регуляції гена,якийуспадкувався. При цьому змінився механізм запилення.
Ще приклад:пастуша сумка (родичарабідопсису). У природі зустрічаються популяції у яких 4 пелюстки, характерних для хрестоцвітих, перетворилися на тичинки і їх стало 10 місце. гена, що відповідає за пелюстки. При цьому механізм запилення комахами також змінився на вітрозапилення.
Важливо відзначити, що в обох прикладах жодної видимоїадаптивностіза цими еволюційними змінами не варто.Проте – це еволюція, причому стрибкоподібна
Звідси виник новий сучасний напрямок -еволюційна генетика розвитку, або «ево-дево»(evo-devo- скорочення відevolutionarydevelopment), яке займається пошукомвеликихеволюційних перетворень у ході індивідуального розвиткув історії видів методамигенетики розвиткутамолекулярної філогенетики.
У заключній главі «Походження видів» (1939, с.659) Ч. Дарвін пише:«Але тому що в недавній час мої висновки були перетворено витлумачені, і стверджували, що я приписуюзміни видів виключно природному відбору, то мені може бути, дозволено буде помітити, що в першому і наступних виданнях моєї книги я помістив на видному місці, а саме - наприкінці введення - наступні слова: «Я переконаний, що природний відбір бувголовним, алене винятковимфактором зміни»
Приклад «ево-дево»: розвиток квітки у сімейства орхідних -одного з 2-х найбільших сімейств квіткових (30 000 видів).
Квітка орхідей вражає своєю різноманітністю. Але за цим стоїть сувора прагматичність: 60% орхідей запилюються лише своїм видом запилювача (частішевсього комахою). Квітка у всіх двосторонньосиметрична і складається з 6 пелюсток (2 кола по 3). t3 (червоний) – губа, що має важливе значення для запилення. Як з'ясувалося, на відміну від інших квіткових у орхідних замість одного гомеозисного гена В-класу DEFICIENS (DEF) (відповідає за розвиток пелюсток) для цього є цілих чотири DEF-гену, один з яких відповідаєтількиза розвиток губи. За даними молекулярної філогенетики, у предків орхідних цих генів було два, а потім вони дублювалися в ході еволюції з подальшим поділом функцій. Це переконливийсценарійвеликої макроеволюційної події–появи орхідних.
Уявіть, що ви озброїлися мікроскопом і досліджували зародкові стадії розвитку хребетних тварин. Відповідно основним групам Ви вибираєте як об'єкти вивчення рибу, саламандру, черепаху та щура. Ретельно і вдумливо день у день Ви переглядаєте послідовні стадії розвитку і замальовує їх. І ось наприкінці роботи Вам спадає на думку покласти малюнки поруч. Дивно, але ранні стадії розвитку цих тварин не відрізняються один від одного! Чим пізніше стадія, тим більше ознак, притаманних конкретної групи.
 |
Саме такі досліди проводив у 20-х роках минулого століття вчений-ембріолог Карл Бер. Ця дивовижна подібність ранніх стадій розвитку стала причиною курйозу. Ось який запис зберігають щоденники вченого. "У мене є 2 маленькі ембріони в спирті, для яких я забув підписати назву, і я тепер уже не в змозі визначити клас, до якого вони належать. Це можуть бути ящірки, маленькі пташки або зовсім молоді ссавці".
У 1928 році Карл Бер чітко сформулювавцю особливість як "закон зародкової подібності": чим більш ранні стадії індивідуального розвитку досліджуються, тим більше подібності виявляється між різними організмами." Пізніше Чарльз Дарвін використовував це положення для обґрунтування єдності походження хребетних тварин.
Зародки хребетних тварин
Уточненням принципу зародкової подібності наприкінці минулого століття ми завдячуємо Ернсту Геккелю.
 |
У процесі зародкового розвитку повторюються багато рис будови предкових форм - на ранніх стадіях повторюються ознаки більш віддалених предків, але в пізніх стадіях - близьких предків (більш споріднених сучасних форм).
Вивчаючи ембріологію, можна зробити більш загальний висновок. У процесі індивідуального розвитку (онтогенезу) ембріони послідовно повторюють риси будови предкових форм (тобто. онтогенез є коротке повторення філогенезу). Так, всі багатоклітинні організми проходять у своєму розвитку одноклітинну стадію, що передбачає походження багатоклітинних від одноклітинних. Далі слідує стадія одношарового "кулі" - їй відповідає будова деяких сучасних колоніальних найпростіших. Це - прямий натяк на можливий механізм появи багатоклітинності - клітини, що діляться, не розходилися, а залишалися поруч; ймовірно, надалі ці клітини почали виконувати різні функції. Наступна стадія, яку проходять усі тварини – це двошаровий "мішок". Цій стадії відповідає будова сучасних кишковопорожнинних (наприклад, гідри).
Личинки – ранні стадії розвитку деяких тварин. І іноді, тільки цікавлячись будовою личинок, можна правильно встановити родинні зв'язки між організмами. Так, асцидій - морських м'якотілих тварин-фільтраторів, що ведуть прикріплений спосіб життя, при першому розгляді не можна назвати хордовими тваринами. Їх і вважали довгий час безхребетними. Вважали, доки не простежили розвиток тварини від вільно плаваючої личинки до дорослого організму. Тут-то і виявилося, що личинка має ясно виражену хорду, порожнисту нервову трубку зі спинного боку тіла і двосторонню симетрію. І, отже, тварина це належить до типу хордових і має родинні зв'язки швидше з ланцетником - визнаним примітивним хордовим.
Ембріологічні докази еволюції:
1) при статевому розмноженні розвиток організмів із заплідненої яйцеклітини 2) подібність зародків хребетних тварин на ранніх стадіях їх розвитку. Формування у зародків ознак класу, загону, та був роду та виду у міру їх розвитку; 3) біогенетичний закон Ф. Мюллера та Е. Гек-келя - кожна особина в онтогенезі повторює історію розвитку свого виду (форма тіла личинок деяких комах - доказ їх походження від червоподібних предків).
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: