Сравнительно-анатомические доказательства макроэволюции

Использование сравнительно-анатомических, цитологических, гистологических и других методов сравнения представителей различных таксономических групп основано на простом принципе: глубокое внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм.

1. Клеточная теория М. Шлейдена, Т. Шванна и Р. Вирхова. В 1838 г. М.Шлейденом и Т.Шванном были сформулированы положения клеточной теории:

а). Клетка – мельчайшая неделимая структурная и функциональная единица живого.

б). Все тела состоят из одной или более клеток.

в). Все клетки сходны между собой по строению и выполняемым функциям.

Однако ученые ошибочно предполагали, что новые клетки образуются из первичной бесструктурной массы. Это ошибочное мнение было опровергнуто в 1855 году немецким врачом Рудольфом Вирховым, который предложил еще одно положение клеточной теории, поясняющее процесс появления новых клеток: новые клетки появляются в результате деления других клеток.

Современная клеточная теория была дополнена в 30-ых годах ХХ века еще одним положением, которое получило название принципа комплементарности или соответствия: особенности строения клетки зависит от ее положения в организме и выполняемых ей функций.

Клеточная теория еще раз подтвердила мысль о том, что органический мир един по своему происхождению, а вместо искусственного понятия «единый план строения» стала рассматриваться вновь открытая закономерность клеточного строения всех организмов. Это способствовало решению проблемы единства происхождения и эволюционного развития органического мира.

2. Наличие у живых организмов атавизмов. Атавизмы – возникающие у организмов признаки филогенетических предков. Как правило, атавизмы не выполняют каких-либо специальных функций, важных для вида и проявляются лишь у некоторых особей. Примерами атавизмов могут служить полосатость у домашних свиней, трехпалость у лошадей, выступающие на поверхности тела задние конечности у китообразных, зачатки шейных ребер у млекопитающих и т.п.

3. Наличие у живых организмов рудиментов. Рудименты – органы, находящиеся, как правило, в редуцированном состоянии, утратившие свое первоначальное значение или сменившие функцию в процессе эволюции. Примерами рудиментов являются: рудиментарные глаза у подземных форм животных, остатки волосяного покрова у китообразных, рудиментарные задние конечности питонов, зачатки тазового пояса у китообразных, рудиментарные листья у растения-паразита заразихи, чешуйчатые листья на корневищах у растений. Рудименты встречаются у всех представителей данного вида и выполняют определенные функции, в этом их основные отличия от атавизмов. Так, например, рудименты тазового пояса у китообразных участвуют в прикреплении мускулатуры мочеполовой системы, аппендикс у человека выполняет иммунологическую функцию, особенно в младенческом и детском возрасте, крыло страуса помогает при беге («парус») и является турнирным оружием и т.д. Наличие рудиментов свидетельствует о том, что предки данной формы обладали хорошо развитыми органами, ставшими у потомков редуцированными в результате эволюционирования в специфических условиях. Так, предки бескрылой птицы киви были крылатыми, китообразные являются потомками наземных четвероногих, а предки змей имели развитые конечности.

4. Явления гомологии и аналогии. Впервые учение об аналогах и гомологах было предложено Аристотелем в IV веке до н.э. и развито в 30-ых годах ХIХ Ж. Сент Илером. В современной биологии гомологичными называются органы, имеющие общий план строения, развивающиеся из сходных эмбриональных зачатков, находящиеся в сходных соотношениях с другими органами и выполняющие, в основном, различные функции. Примерами гомологичных органов у растений могут служить перисто-сложные листья с прилистниками и усиками у гороха, стеблевые чешуйчатые листья хвоща, колючки барбариса, колючки кактуса, почечные чешуи – все это видоизменения листовой пластинки. Примерами гомологов у животных являются различные модификации строения конечностей позвоночных в связи с особенностями их сред обитания и образа жизни: передних конечностей (ходильные у крысы, крылья у птицы, роющие у крота), задних конечностей (прыгательные у лягушки, ходильные у собаки, ласты у моржа), слюнные железы млекопитающих и ядовитые железы змеи.

Аналогичными называются органы, различающиеся по строению, происхождению и развитию в ходе эмбриогенеза, но выполняющие сходные функции у неродственных групп организмов или групп организмов с отдаленным родством. Примерами аналогов у растений могут служить колючки барбариса (видоизменение листа), розы (вырост эпидермиса и нижележащих тканей), боярышника (видоизменение побега), белой акации (видоизменение прилистников) и т. п. У животных в качестве аналогов можно рассматривать: обтекаемую форму тела у всех гидробионтов, обитающих в толще воды; уплощенную форму тела у большинства бентосных животных, крылья бабочки (вырост стенки тела) и птицы (сложная пятипалая конечность), роющие конечности медведки и крота, прыгательные конечности кенгуру и кузнечика. Существование аналогичных органов не является прямым доказательством родства организмов, но явление аналогии можно рассматривать как одно из проявлений конвергентной эволюции, в ходе которой не родственные формы в результате эволюционирования в сходных условиях приобретают сходные морфологические и физиологические признаки.

5. Общий план строения позвоночных животных. Впервые был детально изучен и описан Ж. Сент Илером в 30-ых годах ХIХ века. С точки зрения современной сравнительной анатомии можно выделить следующие общие признаки позвоночных животных:

-двусторонняя симметрия;

-вторичная полость тела – целом;

-наличие позвоночника и черепа;

-наличие нервной трубки на спинной стороне;

-наличие двух пар парных конечностей;

-сходство в строении всех систем внутренних органов и т.п.

Наличие общего плана строения позвоночных животных говорит, в первую очередь, об общности их происхождения и о дальнейшей дивергентной эволюции в связи с освоением новых сред обитания и условий существования.

6. Существование ныне живущих переходных форм. Переходными называются формы, сочетающие в своем строении признаки разных типов организации, и занимающие поэтому, промежуточное систематическое положение. Примеры переходных форм: примитивное животное перипатус, сочетающее в себе признаки членистоногих и кольчатых червей; эвглена зеленая, растительный жгутиконосец, сочетающий в себе признаки растения и животного; мечехвост, занимающий промежуточное положение между современными типичными членистоногими и ископаемыми трилобитами. Существование переходных форм в органическом мире – свидетельство единства организации крупных таксономических стволов древа жизни и единства их происхождения.