Основы эволюционного мышления

«ОСНОВЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО УЧЕНИЯ.
( продолжение)
• 1. Введение
• 2. Доказательства эволюции
органического мира
• 3. Макроэволюция. И микроэволюцией
• 4. Общие закономерности эволюции
• "Происхождение и эволюция органического
мира"
• Как же возникла жизнь
• Развитие жизни на Земле
• Основные этапы эволюции человека
Земля, на которой мы живем, - частица безграничной Вселенной
Космоса)..Вселенная настолько велика, что Лучи света из
наиболее отдаленных частей доходят до Земли примерно за 10
млрд лет.
Земля, на которой мы живем, входит в состав Солнечной. Возрас
Земли исчисляется примерно 4,6 млрд лет
Солнце - это звезда, одна из 100 млрд звезд (средней величины
и светимости), ее возраст около 5 млрд лет. Внутри Солнца могл
бы поместиться более миллиона небесных тел размером с
Землю. На поверхности Солнца температура составляет
примерно 5500°С, но в его центре достигает 14 000 000°С. В
солнечном ядре происходит ядерная реакция Солнце - звезда особая, поскольку она находится близко от
Земли, всего лишь в 150 млн км. Однако для того, чтобы
преодолеть такое расстояние на автомобиле, потребовалось бы
почти 200 лет. Космический аппарат, достиг бы Солнца за многие
месяцы. Свет, со скоростью 300 000 км/с, преодолевает путь от
Солнца до Земли за 8 мин 20 с.
•
Основоположниками эволюционного
учения был великий английский ученый
Чарльз Дарвин, утвердивший в
биологии идею развития органического
мира.
2. Доказательства эволюции
органического мира
• Эволюцией называется необратимый
процесс развития любой системы, в
результате которого возникают новые
структуры и новые функции. В биологии
термин «эволюция» (от лат. evolutio –
раз-витие, развертывание) впервые
использовал швейцарский натуралист
Шарль Бонне в 1762 г.
• Существуют многочисленные доказательства эволюции
органического мира Земли, которые одновременно
являются и методами изучения эволюции. К классическим
доказательствам эволюции относятся палеонтологические,
сравнительно-анатомические и сравнительноэмбриологические.
• 1. Палеонтологические. Ранее существовавшие
организмы оставляют после себя различные формы
ископаемых остатков: окаменелости, отпечатки, скелеты,
следы деятельности. По этим остаткам можно проследить
изменение групп организмов во времени.
Реконструированы филогенетические ряды лошадиных,
хоботных, некоторых моллюсков. Обнаружено множество
переходных форм между современными группами
организмов.
• 2. Сравнительно-морфологические.
Системы органов современных организмов
образуют ряд последовательных изменений.
Например, на современных организмах можно
проследить судьбу отдельных костей
мозгового и висцерального черепа. К
сравнительно-морфологическим
доказательствам близки сравнительнобиохимические. Например, на современных
организмах можно проследить изменение
структуры гемоглобина.
• 3. Сравнительно-эмбриологические. В
ходе эмбрионального развития у зародышей
часто наблюдаются черты сходства с
зародышами предковых форм. Например, у
всех позвоночных на ранних стадиях
развития появляются внутренние жабры (или
их зачатки – жаберные карманы).
• -. Биогенетический закон - каждая
особь в индивидуальном развитии
(онтогенезе) повторяет историю
развития своего вида (филогенез), или
онтогенез есть краткое повторение
филогенеза
•
И некоторые другие …доказательства
• Переходные формы и
палеонтологические ряды.
Палеонтологами были обнаружены
формы организмов, сочетающие
признаки более древних и более
молодых групп. Такие ископаемые
переходные формы служат
доказательством эволюции, поскольку
свидетельствуют об исторической связи
разных групп организмов.
• Гомологичные и аналогичные органы..
Сходство в строении организмов разных
таксонов, как свидетельство происхождения
их от общего предка, являлось в то же время
косвенным доказательством эволюции.
конечности некоторых позвоночных,
например ласты кита, лапы крота, крокодила,
крылья птицы, летучей мыши, руки человека,
несмотря на выполнение разных функций,
имеют сходные черты строения и общее
происхождение. Органы, которые имеют
сходное строение и общее происхождение,
называются гомологичными
• В то же время, крыло птицы и крыло
бабочки выполняют сходную функцию,
но их происхождение и строение
совершенно различные. Сходство
вызвано образом жизни,
приспособлением к полету, возникшим
независимо у бабочек и птиц, а не
происхождением этих форм. Органы,
имеющие внешнее сходство и
выполняющие одинаковые функции, но
имеющие разное происхождение,
называются аналогичными.
Рудименты и атавизмы
• . Одним из доказательств эволюции является
наличие у некоторых организмов
рудиментарных или атавистических органов.
Рудименты (лат. rudimentum — зачаток,
первооснова) — это органы, которые
закладываются в ходе эмбрионального
развития, но в дальнейшем перестают
развиваться и остаются у взрослых форм в
недоразвитом состоянии. Иными словами,
рудименты — это органы, утратившие свое
первоначальное значение в ходе эволюции.
Рудиментарные органы известны у человека:
мышцы, двигающие ушную раковину, третье
веко и др. (всего около 90).
• Атавизмы (лат. atavus -— предок) —
появление у отдельных организмов данного
вида признаков, которые существовали у
отдаленных предков, но были утрачены в
ходе эволюции. Среди тысяч однопалых
животных встречаются особи, у которых
развиваются трехпалые конечности.
Известны случаи появления атавистических
признаков у человека: развитие
дополнительных пар млечных желез,
волосяного покрова на всем теле, хвоста.
Возникновение атавизмов указывает на
историческую взаимосвязь между
вымершими и ныне существующими
формами.
•
3. . Макро - и микроэволюция
• Микроэволюцией называется совокупность эволюционных
процессов внутри видов. Сущность микроэволюционных
преобразований составляет изменение генетической
структуры популяций. В результате действия
элементарных эволюционных факторов появляются
новые аллели, а в результате действия отбора
формируются новые адаптации. При этом происходит
замещение одного аллеля другим аллелем, одного изотипа
белка (фермента) другим изотипом.
• Популяции являются открытыми генетическими системами.
Это означает, что адаптивный признак, возникший в одной
популяции, может перейти в другую популяцию.
Следовательно, микроэволюцию можно рассматривать как
эволюцию открытых генетических систем, способных
обмениваться генетическим материалом.
• ведущий эволюционный фактор —естественный
отбор
• именно он направляет эволюционный процесс.
Отбор действует на всех стадиях онтогенеза
особей данного вида. Существуют разные формы
естественного отбора: движущий —
благоприятствующий лишь одному направлению
изменчивости, когда происходит дивергенции
дочерних форм; дизруптивный — разрывающий,
благоприятствующий двум или нескольким
направлениям изменчивости; стабилизирующий —
благоприятствующий сохранению в популяции
оптимального фенотипа и действующий против
проявлений изменчивости.
• Макроэволюция – это совокупность
эволюционных преобразований,
протекающих на уровне надвидовых
таксонов. Надвидовые таксоны (роды,
семейства, отряды, классы) – это закрытые
генетические системы. Перенос генов от
одной закрытой системы к другой
невозможен или маловероятен. Таким
образом, адаптивный признак, возникший в
одном закрытом таксоне, не может перейти
в другой закрытый таксон. Поэтому в ходе
макроэволюции возникают
• значительные различия между
группами организмов. Следовательно,
макроэволюцию можно рассматривать
как эволюцию закрытых генетических
систем, которые не способны
обмениваться генами в естественных
условиях.
• Таким образом, учение о
макроэволюции включает, с одной
стороны, учение о родственных
отношениях таксонов, а с другой
стороны, учение об эволюционных
(филогенетических) преобразованиях
признаков этих таксонов.
• Сторонники СТЭ считают, что «поскольку эволюция –
это изменение генетического состава популяций,
механизмы эволюции представляют собой проблемы
популяционной генетики» (Добжанский, 1937). Тогда
крупные морфологические изменения, наблюдаемые на
протяжении эволюционной истории, можно объяснить
накоплением небольших генетических изменений. Таким
образом, «микроэволюция дает макроэволюцию».
• Связь между микроэволюцией и макроэволюцией
отражена в законе гомологических рядов. Н.И. Вавилов
создал учение о виде как системе. В этой теории вида
внутривидовая изменчивость полностью отделена от
таксономических различий Однако противники СТЭ
считают, что синтетическая теория эволюции
объясняет выживание наиболее приспособленных, но не
их появление.
5. Общие закономерности эволюции
• Только на уровне макроэволюции обнаруживаются общие
тенденции, направления и закономерности эволюции
органического мира.
• основные правила (принципы) эволюции.
• 1. Правило необратимости эволюции, или принцип
Долло (Луи Долло, бельгийский палеонтолог, 1893):
исчезнувший признак не может вновь появиться в
прежнем виде. Например, вторично-водные моллюски и
водные млекопитающие не восстановили жаберного
дыхания.
• 2. Правило происхождения от неспециализированных
предков, или принцип Копа (Эдуард Коп, американский
палеонтолог-зоолог, 1904): новая группа организмов
возникает от неспециализированных предковых форм.
Например, неспециализированные Насекомоядные (типа
современных тенреков) дали начало всем современным
плацентарным млекопитающим.
• 3. Правило прогрессирующей специализации, или
принцип Депере (Ш. Депере, палеонтолог, 1876):
группа, вступившая на путь специализации, в
дальнейшем развитии будет идти по пути все
более глубокой специализации..
• 4. Правило адаптивной радиации, или принцип
Ковалевского-Осборна (В.О. Ковалевский, Генри
Осборн, американский палеонтолог): группа, у
которой появляется безусловно прогрессивный
признак или совокупность таких признаков, дает
начало множеству новых групп, формирующих
множество новых экологических ниш и даже
выходящих в иные среды обитания. Например,
примитивные плацентарные млекопитающие дали
начало всем современным эволюционноэкологическим группам млекопитающих.
• 5. Правило интеграции биологических систем,
или принцип Шмальгаузена (И.И. Шмальгаузен):
новые, эволюционно молодые группы организмов
вбирают в себя все эволюционные достижения
предковых групп. Например, млекопитающие
использовали все эволюционные достижения
предковых форм: опорно-двигательный аппарат,
челюсти, парные конечности, основные отделы
центральной нервной системы, зародышевые
оболочки, совершенные органы выделения
(тазовые почки), разнообразные производные
эпидермиса и т.д.
• 6. Правило смены фаз, или принцип СеверцоваШмальгаузена (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен):
различные механизмы эволюции закономерно
сменяют друг друга. Например, алломорфозы
рано или поздно становятся ароморфозами, а на
основе ароморфозов возникают новые
алломорфозы.
Основные эволюционные понятия
• Эволюционные факторы:
• Мутационный процесс,
• популяционные волны, и изоляция
(географическая, экологическая и генетическая).
• В зависимости от характера изоляции различают
две основные формы видообразования:
• Аллопатическое (гр. allo – разный и patris –
родина) видообразование встречается в тех
случаях, когда новый вид возникает из популяций,
оказавшихся территориально разобщенными.
• Симпатрическое (гр. sym – вместе)
видообразование – возникновение новых видов
внутри прежнего ареала.
Главнейший эволюционный фактор –
естественный отбор.
• Различают три основные формы естественного отбора:
движущий, стабилизирующий и дизруптивный
(дивергентный).
• Движущий отбор. Действие этого отбора заметно при
изменении условий среды. Начинает создаваться новая
форма, а преждняя подвергается уничтожению, так как
недостаточно соответствует новым условиям
существования.
• Стабилизирующий отбор. Этот обор направлен на
сохранение средних вариантов и ведет к гибели в
первую очередь крайних вариантов (наиболее крупных и
наиболее мелких особей, самых темных и самых
светлых и т.д.)
• Основные этапы эволюции человека
• Отряд Приматы отделился от примитивных
Насекомоядных в конце мелового периода
мезозойской эры (свыше 70 млн. лет назад).
Полуобезьяны и Обезьяны разделились около 50-60
млн. лет назад. Широконосые обезьяны (Южная
Америка) и Узконосые обезьяны (Африка и Азия)
разделились около 35-40 млн. лет назад (Южная
Америка).
• От общего ствола Узконосых обезьян примерно 23
млн. лет назад отделились Человекообразные
обезьяны (Гоминоиды). Примерно 12 млн. лет
назад Человекообразные обезьяны разделились на
азиатских (современные гиббон и орангутан) и
африканских (современные горилла и шимпанзе, у
• В миоцене гоминоиды были представлены множеством форм
•
проконсул – предковая форма гоминоидов; 12-22 млн. лет
•
плиопитек – примитивная европейская форма; 9-15 млн.
лет;
•
дриопитек – крупная европейская лесная форма; 9-12 млн
лет;
•
сивапитек и рамапитек – широко распространенные
формы; 7-15 млн. лет;
•
уранопитек – 10 млн. лет;
•
гигантопитек – самый крупный гоминоид; 7-10 млн. лет;
•
кениапитек – крупный африканский гоминоид; 12-14 млн.
лет;
• Ни одна из этих форм не является предком человека: это или
тупиковые ветви, или предки современных Человекообразны
обезьян.
• Примерно 7-9 млн. лет назад (на границе
плиоцена и миоцена) от африканских
Человекообразных обезьяны (гоминоидов)
отделяется ветвь Гоминид (Людей).
• Первые гоминиды были представлены
разнообразными австралопитеками.
Австралопитеки – многочисленная группа
Гоминид с объемом мозга менее 750 куб. см;
они изготавливали каменные орудия труда,
возможно, даже пользовались огнем, но ни
речи, ни социальной структуры у них не было
– это тупиковая ветвь эволюции.
Представлены разнообразными формами
(массивные и грацильные). Самые поздние
находки Австралопитеков датируются
временем 1 млн. лет.
• Род Человек отделяется от одной из ветвей
австралопитеков в Юго-Восточной Африке
примерно 2-4 млн. лет назад (начало
плейстоцена). К наиболее ранним находкам
относится олдувайский человек, или Человек
умелый (Homo habilis), который мало
отличался от австралопитеков, но создал
развитую галечную культуру.
• Примерно 1,6 млн. лет назад объем мозга у
некоторых форм людей (Человек
прямоходящий, или Homo erectus) превысил
750 куб. см – этого оказалось достаточно для
появления речи и формирования зачатков
общества. Начинается расселение человека
из Африки и проникновение в высокие
широты (питекантропы, синантропы,
гейдельбергский человек). Практически все
эти ветви оказались тупиковыми.
• Примерно 400-500 тыс. лет назад
формируется вид Человек разумный (Homo
sapiens) с объемом мозга до 1500 куб. см.
Один из подвидов – неандерталец (Homo
sapiens neandertalensis) – создал богатейшую
мустьерскую культуру каменных орудий.
• В эпоху максимальных оледенений (60-200
тыс. лет назад) формируется
непосредственный предок современного
человека – кроманьонец (Homo sapiens
sapiens fossilis). Главным преимуществом
кроманьонца перед неандертальцем был
переход от первобытного стада к семье и
родоплеменной организации. Примерно 4030 тысяч лет назад неандертальцы
вымирают, а человек современного типа
(Homo sapiens sapiens) формирует расы и
заселяет все материки Земли.
• Роль социальных факторов в эволюции
человека
• В условиях оледенений сверхмалые популяции
превратились в семьи. Семья –
внутрипопуляционная группировка, в которой все
особи связаны непосредственным родством. В
дальнейшем семья стала элементарной
биосоциальной ячейкой общества.
• Системы семей, связанные родственными
(генетическими) связями, образовывали роды и
племена В условиях коллективного труда и
распределения пищи и предметов материальной
культуры это способствовало возникновению
общества. Биологическая роль общества
заключается в том, что создаются новые формы
борьбы за существование. Ведущим способом
борьбы за существование становится
коллективный труд с использованием орудий
труда.
Дальнейшее развитие эволюционизма в
конце XX века
• .
•
Сегодняшняя эволюционная биология
накопила огромный арсенал фактов и идей,
не вышедших в синтетическую теорию
эволюции. Постулат о популяции как
элементарной единицы эволюции остается в
силе.
• Естественный отбор бесспорно признается
движущим фактором, но не единственным.
Формирующую роль в небольших
изолированных популяциях играет дрейф
генов.
•
Новые открытия говорят о том, что
эволюция далеко не всегда носит
дивергентный и постепенный характер.
Видообразование путем хромосомных
перестроек, полиплоидии, гибридизации, по
сути дела, идет внезапно.
Эволюция ???
•
•
•
Согласно положениям современной науки, жизнь возникла из неживого
вещества в результате эволюции материи, является результатом
естественных процессов, происходивших во Вселенной. Жизнь — это
свойство материи, которое ранее не существовало и появилось в
особый момент истории Земли. Возникновение жизни явилось
результатом процессов, протекавших сначала миллиарды лет во
Вселенной, а затем многие миллионы лет на Земле. От
неорганических соединений к органическим, от органических к
биологическим — таковы последовательные стадии процесса
зарождения жизни.
Возраст Земли исчисляется примерно 4,6 млрд лет. Жизнь существует
на Земле, видимо, около 3,8 млрд лет. Признаки деятельности живых
организмов обнаружены в докембрийских породах, рассеянных по
всему земному шару.
В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить
несколько основных этапов. Первый из них связан с образованием
простейших органических соединений из неорганических.
• ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ. АДАПТАЦИИ
•
Естественный отбор
• - понятие отбора
- формы отбора
- стабилизирующий отбор
- творческая роль
• Адаптации
- приспособительная окраска
- способы питания у птиц
Половой отбор
- определение
- результаты
- эффективность
- эволюционная роль