Доказательства эволюции органического мира

Доказательства эволюции органического мира дают достижения многих биологических наук: сравнительной анатомии и эмбриологии, палеонтологии, биогеографии, систематики и генетики.

Сравнительная анатомия изучает общность и различия в строении организмов. Одним из первых веских доказательств единства органического мира было открытие клеточного строения животных и растений и создание клеточной теории.

Доказательством единства происхождения всех позвоночных служит единый план их строения: двусторонняя симметрия, наличие вторичной полости тела, осевого скелета, головного и спинного мозга, двух пар конечностей и основных систем органов (кровеносной, дыхательной, пищеварительной, выделительной и др.).

Доказательствами единства происхождения и эволюции органического мира является наличие гомологичных и аналогичных органов, рудиментов и атавизмов. Так, передние конечности позвоночных, несмотря на различный внешний вид и выполняемые функции, имеют единый план строения (скелет состоит из плеча, предплечья, образованного локтевой и лучевой костями, костей запястья, пясти и фаланг пальцев), развиваются у зародышей из сходных зачатков и одинаково расположены на теле животных. Такие органы, сходные по общему плану строения и происхождению, но выполняющие разные функции, называются гомологичными. Гомологичными являются передние конечности крота и лягушки, крылья птиц, ласты тюленей, нога лошади и рука человека. Органы, которые имеют разное строение и происхождение, но выполняют одинаковые функции, называются аналогичными. Так, крыло бабочки и крыло птицы выполняют одинаковые функции, но строение и происхождение их различно: крылья бабочки развились из кожного покрова второго и третьего сегментов груди, а крылья птицы являются видоизмененными передними конечностями. Для установления родства между организмами и доказательства эволюции аналогичные органы значения не имеют.

Рудиментами называют органы, утратившие в процессе эволюции свое первоначальное значение и находящиеся в стадии обратного развития (исчезновения). Так, у человека насчитывается около 100 рудиментарных образований: третье веко, зубы мудрости, копчик, червеобразный отросток (аппендикс), мышцы, двигающие ушную раковину, и др. Наличие рудиментов можно объяснить только тем, что у предков эти органы функционировали и были хорошо развиты, но в процессе эволюции утратили свое значение.

Атавизмы — это появление у организмов признаков, свойственных их далеким предкам (например, появление у человека хвоста, дополнительных сосков, сплошного густого волосяного покрова и др.). В отличие от рудиментов они представляют собой отклонение от нормы.

Сравнительно-анатомическое изучение организмов позволило установить переходные формы, которые соединяют в своем строении признаки организмов низших и высших систематических единиц. Например, у низших млекопитающих (ехидна, утконос) имеется клоака и они откладывают яйца подобно пресмыкающимся, но вскармливают детенышей молоком, как млекопитающие. Изучение переходных форм позволяет установить родство между представителями разных систематических групп.

Эмбриология — наука, изучающая зародышевое развитие организмов. Данные сравнительной эмбриологии указывают на сходство зародышевого развития всех позвоночных, которые в эмбриональном развитии последовательно проходят стадии оплодотворенного яйца, дробления, бластулы, гаструлы, трехслойного зародыша, закладки хорды, нервной трубки, пищеварительной трубки и т. д. Зародыши животных, относящихся к различным классам позвоночных, характеризуются похожими контурами тела, наличием хвоста, жаберных щелей, зачатков конечностей и т. п. Сходство особенно проявляется на ранних этапах эмбрионального развития. Позднее последовательно происходит проявление признаков, характерных для класса, отряда, рода и, наконец, вида, к которому принадлежит зародыш.

Основываясь на приведенных выше фактах, немецкие ученые Ф. Мюллер (1864) и Э. Геккель (1866) независимо друг от друга сформулировали биогенетический закон, согласно которому зародыш в процессе индивидуального развития (онтогенеза) кратко повторяет историю развития вида (филогенез). Последующие исследования А. О. Ковалевского (1840 — 1901), А. Н. Северцова (1866 — 1936) и И. И. Шмальгаузена (1884-1963) позволили сделать вывод, что в индивидуальном развитии повторяется строение не взрослых стадий предков, а эмбриональных. Например, у зародышей млекопитающих и рыб закладываются жаберные дуги, на основе которых у рыб развиваются жабры, а у млекопитающих — хрящи гортани и трахеи.

Палеонтология изучает ископаемые остатки организмов. Палеонтологические находки позволяют восстановить внешний облик вымерших животных, их строение, сходства и различия с современными. Это дает возможность проследить развитие органического мира во времени. Например, в самых древних геологических пластах обнаружены остатки лишь представителей беспозвоночных, в более поздних — хордовых животных, а в молодых отложениях — животных, сходных с современными. Палеонтологические находки подтверждают наличие преемственных связей между различными систематическими группами. В одних случаях удалось найти переходные формы, сочетающие признаки древних и исторически более молодых животных (например, стегоцефалы, археоптерикс) и растений (например, псилофиты, семенные папоротники). В других случаях палеонтологам удалось установить филогенетические ряды, т. е. формы, последовательно сменяющие друг друга в процессе эволюции (к примеру, так было установлено историческое развитие лошади). Таким образом, палеонтологические находки четко свидетельствуют о том, что по мере перехода от более древних земных слоев к современным происходит постепенное повышение организации животных и растений, приближение их к современным.

Биогеография изучает закономерности распределения растительного и животного мира на Земле. Установлено, что чем меньше связь между континентами и древнее изоляция отдельных частей планеты, тем сильнее различия организмов, населяющих эти территории. Так, животный мир Австралии весьма своеобразен: здесь отсутствуют многие группы животных, зато сохранились такие, которых нет в других районах Земли, например яйцекладущие (утконос, ехидна) и сумчатые (кенгуру, сумчатый волк и др.) млекопитающие. В то же время животный мир некоторых островов сходен с материковым (например, Британские острова и Сахалин), что говорит об их недавней изоляции от континента. Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка по зонам отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

Современная систематика объединяет всех животных и растения в систематические группы (роды, семейства и т. д.), исходя не только из сходства строения, но и из общности их происхождения (родства). Для построения системы той или иной группы ученые используют совокупность признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым останкам, исследуют анатомическое строение современных видов, особенности размножения, сравнивают эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологических процессов, современное и прошлое распределение на Земле. Систематика отражает естественную историческую систему родственных связей живых организмов в природе.

Данные современной генетики вскрывают материальные основы преемственности между поколениями. Изучение кариотипов является важным систематическим тестом, а изучение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК и аминокислот в молекулах белков дает представление об эволюционных процессах на молекулярном уровне.

Таким образом, данные ряда биологических наук подтверждают естественное развитие органического мира на Земле.