Факты, изложенные в статье о преемственных исторических преобразованиях или эволюции живых форм, явственно свидетельствуют также о дивергентном характере эволюционного процесса.
Это хорошо видно на примере эволюции лошадиных и хоботных. Рисунок показывает, что многообразные формы, лежащие в истоке семейств лошадиных и хоботных, берут начало от соответственно единого корня (монофилия!), но затем от этого последнего возникает целый «пучок» форм. Исследователи, построившие, например, схему филогенетического развития лошадей, вынуждены были изобразить его в форме дивергентного пучка форм. От плиогиппуса ответвляется целый веер форм — оногиппидиум, гипергиппидиум, гиппидиум, плезипус. Вся эта группа форм, по данным своей организации и по времени своего возникновения (все они принадлежат плиоцену) не может быть представлена в виде прямого преемственного ряда. И все они, в то же время, явственно преемственно связаны с плиогиппусом. Таким образом, по необходимости отношения между ними приходится изображать в виде дивергентного пучка форм, берущего свое начало от плиогиппуса. Отметим, что в действительности этот пучок лошадиных форм много богаче, чем это показано на рисунке. Это видно из того, что на рисунке представлены только взаимоотношения родов. Но ведь роды содержат в своем составе большое число видов, и в графическом изображении каждый род лошадиного древа должен был бы быть изображенным в форме целого веера эволюирующих в разных направлениях видов. Представление о действительных соотношениях возникает в том случае, если мы учтем, что, например, по Мэтью, на сложном пути преобразования лошадиных предков вымерло 22 рода, включающих более 100 видов. По Осборну, надо считать до 18 видов парагиппусов, 20 видов мезогиппусов, 11 видов протогиппусов и т. д. Если внести в нашу схему эволюцию лошадиных все эти виды, то мы получим разветвленное дерево, которое окажется конкретным отображением схемы дивергентной эволюции, предложенной Дарвином. Таким образом, конкретные факты подтверждают эту схему. Мы можем считать, что дивергентное развитие — ведущий признак органической эволюции. Совершенно так же и эволюция хоботных носит явственно дивергентный характер. Аналогичные примеры известны и для других групп. Прослеживание эволюции более крупных таксономических групп, например, классов также доказывает дивергентный характер органической эволюции. Так, все основные группы (например, земноводные, рептилии, млекопитающие) начинают свое существование с примитивных, относительно однообразных форм. Таковы стегоцефалы среди земноводных, котилозавры среди рептилий, а также примитивные млекопитающие триаса. Однако в дальнейшем группа, как правило, претерпевает приспособительную диференцировку и начинает развиваться в различных направлениях.
Превосходный пример дают рептилии. Возникнув в каменноугольном периоде от примитивных и неспециализованных котилозавров, пресмыкающиеся, начиная примерно с триаса, претерпевают приспособительную диференцировку — эволюцию в дивергирующих направлениях. Возникает многообразие форм. Рептилии проникают в различные местообитания, захватывают сушу, водные пространства, воздух. Они диференцируются, прежде всего, на хищных (плотоядных) и нехищных (растительноядных). Обе группы дают большое число высоко специализованных форм. Наземные формы как хищные, так и нехищные, дают ряд интересных типов организации, приспособленных к быстрому бегу, прыганью, лазанию, ползанию, рытью (землерои) и т. п. Таковы различные тероморфы, птиценогие (Ornithopodidae), мегалозавры, ящерицы, черепахи, змеи и т. д. Не менее интересны наземноводные, или амфибиотические формы — огромные бронтозавры, диплодоки, атлантозавры, нотозавры и другие формы. Рептилии были представлены также многочисленными водными (ихтиозавры, териозавры, и др.) и летающими (рамфоринхи, птеродактили, птеранодон) формами.
Приспособительные типы рептилий
Огромное многообразие приспособлений у рептилий в мезозое связано с многообразием их жизненных потребностей. Повышение организации в этих условиях не обязательно. Группа достигает успеха в жизни иным путем, а именно, совершенствованием приспособлений и диференцировкой потребностей в пределах прежней высоты организации. Следовательно, примитивное однообразие группы постепенно уступает место приспособительному многообразию. Другими словами, процесс идет согласно дарвиновским законам: группа (например, рептилии) возникает от одного корня — монофилетически и развивается в различных приспособительных направлениях — дивергентно.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вконтакте
Google+
Одноклассники
На примере искусственного отбора Дарвин разработал принцип дивергенции, т. е. расхождения признаков сортов и пород, их разграничения. Этот же принцип он использовал и для
объяснения происхождения видов животных и растений, их разнообразия, возникновения разграничения между видами, обоснования учения о монофилетическом происхождении видов от общего корня.
Дивергентность эволюционного процесса выводится из фактов разнонаправленной изменчивости, преимущественного выживания и размножения в ряде поколений крайних вариантов, которые в меньшей степени конкурируют между собой. Промежуточные формы для жизни которых необходимы сходные пища, места обитания, находятся в, менее выгодных условиях и, следовательно, быстрее вымирают. Это приводит к большему разрыву между крайними вариантами, образованию новых разновидностей, которые позже становятся самостоятельными видами.
Дивергенция под контролем естественного отбора приводит к дифференциации видов и их специализации. Например, род синиц объединяет виды, которые живут в разных местах (биотопах) и питаются разной пищей (рис. 93). У бабочек семейства белянок дивергенция пошла в направлении приспособления гусениц к поеданию разных кормовых растении — капусты, репы, брюквы и других диких растений семейства крестоцветных.
Содержание
Главные закономерности эволюции. Дивергенция, конвергенция, параллелизм
Среди лютиков одни виды живут в воде, другие — в болотистых местах, лесах или на лугах.
На основе сходства, а также общности происхождения систематика объединяет близкие виды растений и животных 3 роды, роды — в семейства, семейства— в отряды и т. д. Современная систематика является отражением монофилетического характера эволюции.
Разработанный Дарвином принцип дивергенции имеет важное биологическое значение. Он объясняет происхождение богатства форм жизни, путей освоения многочисленных и более разнообразных мест обитания.
Эволюционные различия у отдельных групп животных и растений могут возникать также благодаря конвергенции — сближению признаков, выработке внешне подобных черт у форм, имеющих разное происхождение, как результат приспособления к аналогичным условиям существования. Классическим примером конвергенции является сходство формы тела, органов движения у акулы (рыба), ихтиозавра (пресмыкающееся) и дельфина (млекопитающее), т. е. сходство приспособлений к жизни в воде (рис. 94). Наблюдается сходство между плацентарными и сумчатыми млекопитающими, между самой малой птицей колибри и большой бабочкой колибриевым бражником. Конвергентное сходство отдельных органов имеет место у неродственных животных, растений.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
Дивергентная эволюция по Ч. Дарвину
Основным отправным моментом для утверждения общей идеи развития живого является сопоставление (связь) представлений о многообразии и единстве органического мира (именно на основе этих фактов впервые зародилась идея развития в воззрениях древнейших мыслителей). Таким образом, первым и наиболее общим основанием существования процесса развития в живой природе является фактическое доказательство многообразия и единства органического мира, то есть монофилии.
Утверждение о многообразии органических форм не требует специальных доказательств, поскольку уже в настоящее время описано огромное число видов и с каждым годом описывают все новые и новые формы. Более детального обоснования требует утверждение о единстве многообразия живых форм.
Монофилия (греч. монос – один и филон – род, племя) — это происхождение всего органического мира из единого корня. "Теорию общего происхождения" предложил Ч. Дарвин. В своем произведении он писал: "На основании принципа естественного отбора, сопровождаемого расхождением признаков, не представляется невероятным, что от какой-нибудь низкоорганизованной и промежуточной формы могли развиться как животные, так и растения; а если мы допустим это, мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на Земле, могут происходить от одной первобытной формы".
Если органический мир имеет монофилетическое происхождение, то следы общности этого генезиса должны в той или иной степени сохраниться в организации любой живой формы.
Наиболее известные доказательства правильности этого предположения заключены в особенности организации и функций растительных и животных клеток, то есть в цитологических фактах. Особенно демонстративны в этом смысле сходные закономерности митотического деления клеток, протекающего и в животных и в растительных клетках, по существу, по одной и той же схеме, в порядке одинаковых фаз кариокинеза, совершенно сходного поведения хромосом и т.п. Также процессы мейоза сходны повсюду. Наконец, строение половых клеток и процессы оплодотворения повсюду принципиально однозначны. Упомянутые факты могут быть объяснены только на основе представлений о единстве всей органической природы, то есть монофилетеческом ее происхождении.
Можно говорить не только о принципиальном сходстве в морфологической организации клеток, но и в целом ряде проявлений жизни в них. Процессы обмена веществ, возбудимости, размножения и т.п. могут быть сведены к определенным общим закономерностям, которые имеют место как в животном, так и в растительном организме.
Еще более универсальные факты, доказывающие единство происхождения всех живых организмов, выражаются, прежде всего, в наличии двух видов нуклеиновых кислот, содержащих генетическую информацию у всех без исключения органических форм, и белков, которые являются основой построения и всех жизненных отправлений любого живого существа.
Единство многообразия форм организмов можно доказать и в отношении отдельных естественных групп организмов. Одним из доводов в пользу этого может служить изумительное сходство эмбрионов позвоночных животных. Нельзя объяснять это сходство эмбрионов рыб, амфибий, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих аналогичными условиями их развития. Напротив, сходство между ними сохраняется вопреки глубоким различиям в условиях их развития. Подобные явления сходства эмбрионального развития могут получить только одно рациональное объяснение, а именно – прямое выражение родства в смысле единства происхождения.
С наступлением более поздних стадий развития эмбрионов сходство между ними затушевывается накоплением нарастающих различий. Сходство между взрослыми особями еще менее полно. Однако внимательное сравнительно-анатомическое исследование обнаруживает, что и взрослые формы одной и той же естественной группы сохраняют черты глубокого принципиального сходства. Например, позвоночным животным свойственен общий план строения составных частей скелета: осевого скелета (позвоночного столба), черепа, переднего и заднего пояса конечностей, соответствующих их передним и задним конечностям. Явление это распространяется на все системы органов, как наружных, так и внутренних, и может быть прослежено при сравнении представителей различных классов позвоночных.
Явление единства плана строения у многообразных видов одной естественной группы требует причинного объяснения. Учение Ч. Дарвина дает простой ответ: единство их происхождения.
Из единства всего живого с одной стороны, и реального многообразия форм с другой стороны, объективно вытекает неизбежность развития органического мира. Палеонтологические исследования указывают на закономерную смену форм животных и растений на протяжении геологических эпох, то есть на протяжении истории развития живого одни формы вымирают, а им на смену приходят другие. Кроме того, во многих случаях палеонтологический материал позволяет явственно констатировать, что эта смена форм осуществляется в порядке изменения предшествующей организации и преобразования ее в новую.
По теории Ч. Дарвина, закономерное повышение разнообразия форм организмов носит характер дивергентной эволюции. Поскольку наиболее острая конкуренция ожидается между наиболее сходно устроенными особями данного вида в силу сходства их жизненных потребностей, в более благоприятных условиях окажутся наиболее уклонившиеся от среднего состояния индивиды. Эти последние получают преимущественные шансы в выживании и оставлении потомства, которому передаются особенности родителей и тенденция изменяться дальше в том же направлении (длящаяся изменчивость). При преимущественном сохранении в каждом поколении самых крайних вариантов изменчивости, очевидно, что эволюция пойдет в направлении разделения вида на разновидности, которые со временем превратятся в новые (дочерние) виды. По Дарвину, предковая и промежуточная формы имеют худшие шансы для выживания по сравнению с наиболее уклонившимися дочерними формами, поскольку первые более сходны друг с другом, и конкуренция между ними должна быть наиболее ожесточенной. В итоге от общего предка в ходе эволюции должны происходить все более разнообразные и отличающиеся друг от друга потомки (рис. 1).
Рис. 1. Схема дивергентной эволюции по Ч.Дарвину
Идея дивергентной эволюции объясняет не только повышение разнообразия форм организмов, но и существование в природе групп сходных видов — родов, группировок сходных родов — семейств и таксонов более высоких категорий. Все эти группировки сходных форм представляют собой совокупности родственных видов, возникших от общего предка; роды, семейства, отряды, классы — разные этапы дивергентной эволюции. Сходство видов, принадлежащих к одному таксону ("единство типа"), является результатом родства, общие признаки унаследованы от общего предка.
Дивергенция — это в биологии… Примеры, определение и особенности
Так, все основные группы начинают свое существование с примитивных, относительно однообразны форм.
Превосходным примером в этом отношении служат рептилии. Возникнув в каменноугольном периоде от примитивных и неспециализированных котилозавров, пресмыкающиеся, начиная примерно с триаса, претерпевают приспособительную дифференцировку – эволюцию в дивергирующих направлениях. Возникает многообразие форм. Рептилии проникают в различные местообитания, захватывают сушу, воздушную среду, водные пространства. Они дифференцируются на растительноядных и хищников. Обе группы дают большое число высокоспециализированных форм. Наземные формы, как хищные, так и нехищные, дают ряд интересных типовых организаций, приспособленных к самым различным условиям существования.
Следовательно, однообразие группы постепенно уступало место приспособительному многообразию. Другими словами, процесс идет согласно дарвиновским принципам: группа (в данном случае – рептилии) возникает от одного корня монофилетически и развивается в различных приспособительных направлениях дивергентно.
Одним из наиболее ярких и наглядных доказательств дивергентного характера эволюционного процесса в природе являются островная фауна и географические подвиды. Островная фауна, как правило, характеризуется большим числом эндемиков. Причем часто оказывается, что на разных островах обитают различные формы, но сходные по ряду общих черт как между собой, так и с определенной материковой формой.
Так, на Ч. Дарвина особенно сильное впечатление оказало разнообразие яорм вьюрков на Галапагосском архипелаге, расположенном в 1000 км от берегов Южной Америки, которые достаточно резко отличаются по целому ряду признаков, в особенности по форме и размерам клюва, что свидетельствует о разном типе питания, но в то же время в основном сходны между собой.
Безусловно, подобные факты свидетельствуют о том, что родоначальная форма, расселяясь по островам, дает различные приспособительные формы, в данном случае по типу питания, то есть дивергирует.
Однако более глубокие свидетельства дивергенции можно найти и на широких пространствах материков. Любой вид, занимающий широкий ареал, как правило, дифференцируется на ряд связанных переходами местных рас и подвидов. Это явление – правило, отсутствие местных рас – исключение.
Наглядно изменение вида в пространстве на примере географических рас барсуков, различающихся по многим признакам, в частности по величине черепа, окраске меха, ширине темной полосы, идущей от глаза к уху. Процесс географической пространственной дифференцировки вида наблюдается и в других группах животных, например, у насекомых, моллюсков, а также у растений. Таким образом, видно, что дивергенция – одна из основных черт эволюционного процесса, которую можно наблюдать как во времени, так и в пространстве.
Клеточная теория. Единство органического мира
Страница 1
Биология » Концепции современного естествознания » Клеточная теория. Единство органического мира
Представление о структурных уровнях организации живой материи сформировалось под влиянием клеточной теории строения живых тел. Клетка — это единица живого, мельчайшая система, которая обладает всеми свойствами живого и является носителем генетической информации.
В 1839 г. Т. Шванн и М.Я. Шлейден создали клеточную теорию. Ее основные положения:
- Клетки – основные элементы жизни, мельчайшие единицы, которые можно еще считать живыми.
- Все организмы состоят из одной или многих клеток, сходных по строению. Это является свидетельством единства происхождения и развития всего живого.
Современная клеточная теория дополняет эти положения следующими:
- Жизнь обеспечивается только клеткой.
- Новые клетки могут возникать из предсуществующих путем их деления.
- Целостность и системная организация многоклеточных организмов обеспечивается взаимодействием клеток.
Исследования в области цитологии показали, что клетки имеют общие свойства и в строении, и в функциях. Они реализуют обмен веществ, саморегуляцию своего состояния, передают наследственную информацию. Клетки существуют и как отдельные организмы (одноклеточные), и в составе многоклеточных организмов. Они имеют разный срок существования. Жизненный цикл клетки оканчивается делением или гибелью. Размеры клеток также очень разнообразны. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей образуют органы. Однако в природе встречаются организмы, не имеющие клеточной структуры. Это вирусы.
Клетки делятся на два типа: безъядерные и ядерные. Безъядерные клетки называются прокариоты (бактерии, сине-зеленые водоросли) и исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, появившихся около 3 млрд. лет тому назад, — эукариотов. Прокариоты имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые выполняют функцию управления. Только расположены они в цитоплазме, а не в ядре. Безъядерные клетки выполняют все функции, свойственные типичным клеткам. У эукариотов нити управления внутриклеточным обменом находятся в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это природное кибернетическое устройство, которое содержит инструкцию, информацию, коды, определяющие характер деятельности клетки по обмену веществ и самовоспроизводству. Гены обеспечивают важнейшие функции жизнедеятельности и клетки, и организма в целом.
Важнейшими свойствами клетки, обеспечивающими ее главные функции, являются метаболизм (обмен веществ) и гомеостаз (сохранение стабильности условий внутренней среды клетки).
Поток информации в клетке обеспечивается нуклеиновыми кислотами. Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. ДНК входит в состав ядра, в состав хромосом. Хромосомы – материальная основа наследственности, представляющая собой ряд линейно сцепленных генов. Каждый ген отвечает за какой-то элементарный признак, поэтому наследственность дискретна. Поток веществ и информации в клетке нуждается, а энергии; процессы, обеспечивающие энергетические потребности клетки составляют поток энергии. Поток энергии в клетке регулируется законами биоэнергетики В. Скулачёва. В качестве источников клеточной энергии используются простые сахара (глюкоза), процессы дыхания (образуются углекислый газ и вода) и брожения (образуются спирт или молочная кислота). Большую роль в биоэнергетике клетки играют фотосинтез и хемосинтез.
Основные понятия темы:
Витализм – объяснение специфики жизни наличием в организмах особой «жизненной силы».
Редукционизм – сведение процессов жизнедеятельности к совокупности определенных химических реакций.
Композиционизм – признание межорганизменных связей основной причиной функционирования явлений жизни.
Дивергенция (биология)
Функционализм – такой подход к определению живого, согласно которому природа и структура живого могут различаться, сходство же будет проявляться только в функциях.
Голобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность структур типа клеточной, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментов и из которых появляются нуклеиновые кислоты, кодирующие генетическую информацию.
Генобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность молекулярной системы («макромолекулы») со свойствами генетического кода.
Жизнь – высшая из природных форм движения материи, для которой характерны самообновление, саморегуляция, самовоспроизведение разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.
Страницы: 1 2
Рекомендуем к прочтению: