Доказательства эволюции — эмбриологические, палеонтологические и сравнительно-анатомические

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Все позвоночные животные имеют двустороннюю симметрию, полость тела, позвоночник, череп, две пары конечностей. Сердце у всех позвоночных животных расположено на брюшной стороне, а нервная система — на спинной, она состоит из головного и спинного мозга. Единство плана строения в каждом типе свидетельствует о единстве его происхождения.

Двусторонняя симметрия — левая половина тела является отражением правой

Гомологичные органы

После выхода в свет работ Дарвина сравнительная анатомия получила толчок к развитию и в свою очередь внесла значительный вклад в развитие дарвинизма.

Большую роль сыграло установление гомологичности органов. Гомо­логичные органы могут выполнять различные функции и в связи с этим несколько разниться в строении, но построены по одному плану и развиваются из одних и тех же зародышевых зачатков.

Таковы передние конечности всех позвоночных: нога кролика, крыло летучей мыши, ласт тюленя, рука человека. Скелет каждого из этих органов имеет плечо, предплечье, состоящее из двух костей, кости запястья, пястья и фаланги пальцев. То же относится и к задним конечностям. Было обнаружено, что млечные железы гомологичны потовым, челюсти ракообразных — их конечностям, волосы млекопитающих — перьям птиц и чешуе рептилий, зубы млекопитающих — чешуе акул, части цветка (пестик, тычинки, лепестки) — листьям и т.д.

В отличие от гомологичных, аналогичные органы могут быть сходны по строению, так как выполняют однородные функции, но не имеют общего плана строения общего происхождения. Примерами их могут быть крыло насекомого и крыло птицы, жабры ракообразных и жабры рыбы. У растений аналогичными являются колючки кактуса (видоизмененные листья) и шипы розы (выросты кожицы). Для установления родственных связей между организмами они роли не играют.

Атавизмы и рудименты

Для доказательства эволюции имеют значение атавистические органы, которые были присущи далеким предкам и в норме не встречающиеся у современных организмов. Естественно, что такие признаки говорят о фи­логенетическом родстве. Примерами атавизма служат появление боковых пальцев у лошади, полосатость у домашних свиней; шейная фистула (образование, гомологичное жаберным щелям у низших хордовых), хвостовой придаток, обильная волосатость всего тела у человека.

Рудиментарными называются органы, утратившие свою функцию, но сохраняющиеся у взрослых животных. Обычно они остаются в зачаточном состоянии. Рудиментарными являются остатки тазовых костей у безногой ящерицы желтопузика и у китообразных. Они служат доказательством происхождения этих животных от предков, имевших развитые конечности. У человека рудиментарными органами являются:

• Копчик — остаток хвостовых позвонков;
• зачаточные ушные мышцы свидетельствующие о том, что предки человека обладали подвижной ушной раковиной.

На корневищах папоротника, пырея, ландыша можно обнаружить чешуйки — рудименты листьев.

Сравнительно-анатомические исследования современных прогрессивных и примитивных форм позволяют обнаружить переходные формы. Морское животное баланоглосс сочетает в себе признаки животных типа иглокожих и типа хордовых. Ланцетник имеет ряд признаков, сближающих его с одной стороны с иглокожими и полухордовыми (баланоглосс), а с другой стороны с позвоночными, с которыми он относится к одному типу хордовых.

Среди современных млекопитающих существуют однопроходные (имеющие клоаку и при размножении откладывающие яйца, как пресмы­кающиеся), сумчатые и плацентарные. Сравнение их указывает, что мле­копитающие находятся в родстве с пресмыкающимися и что эволюция мле­копитающих шла от животных, откладывающих яйца, к живородящим формам с еще недоразвитой плацентой и, наконец, к животным, рождающим уже хорошо сформированных детенышей.

Особенности строения Рукокрылых

Крылья у рукокрылых представляют собой тонкую перепонку из кожи, натянутую между пальцами, за исключением первого, крепится к боковым частям тела, задним конечностям и к хвосту. С помощью первого пальца летучие мыши хватаются за кору деревьев и выступы скалистых пещер, когда завершают полет. В холодную пору животные окутывают тело крыльями для сохранения тепла.

Во время полета летучие мыши активно взмахивают крыльями. Пальцы отдаляются один от другого, кожистая перепонка натягивается, что увеличивает площадь крыла. Ее эластичность, позволяет растягиваться без повреждений примерно в четыре раза. Постоянные машущие движения вызвали значительное развитие грудных мышц. У представителей отряда рукокрылые на грудной кости развит киль, куда и крепятся мышцы.

Летучие мыши могут начинать полет не только с высотных точек, но взлетают также с земли и даже с водоемов, при этом полет начинается с сильного прыжка вверх.

На голове находятся маленькие глаза, широкий рот в виде щели, крупные ушные раковины с козелком. Во время дневного сна козелок закрывает ушной проход и изолирует животное от посторонних звуков. Тело покрыто густыми короткими волосками, на крыльях их намного меньше.

Внутреннее строение скелета рукокрылых имеет свои особенности: для эффективного и маневренного полета у них хорошо развиты ключицы, локтевая и малоберцовая кости не развиты, плечевая короче лучевой. На задних конечностях образовалась косточка – шпора для крепления межбедренной перепонки.

Строение крыла летучих мышей

Органы чувств. Тактильные рецепторы расположены на кожистых перепонках, ушных раковинах, зрение черно-белое, редко используется для ориентации. Слух очень развит, могут воспринимать звуки в диапазоне 12-190000 Гц.

Размножение рукокрылых. Самка способна воспроизвести на свет одного или двух детенышей, довольно крупных размеров. Сразу после рождения могут удерживаться на шероховатой поверхности, цепляясь за выступы. Когда самка отправляется на охоту, малыш остается сам в пещере, а некоторые виды носят детеныша на себе, пока он сам не сможет летать.

Эмбриологические доказательства эволюции

Еще до выхода в свет основного труда Дарвина академик Российской Академии наук К.М.Бэр установил, что эмбрионы различных животных имеют большее сходство между собой, чем взрослые формы. В этой закономерности Дарвин видел важное доказательство эволюции. Он считал, что в зародышевом развитии должны повторяться признаки предков.

В последарвиновский период связь онтогенеза с филогенезом была подтверждена многочисленными исследованиями. Русские ученые А.О.Ковалевский и И.И.Мечников установили, что у всех многоклеточных (беспозвоночных, начиная с червей и позвоночных) закладывается три зародышевых листка, из которых далее формируются все органы. Это подтверждает единство происхождения всего животного мира.

Сравнение развития зародышей всех классов позвоночных показывает большое сходство их на ранних стадиях развития, оно касается как внешнего, так и внутреннего строения (хорды, органов кровеносной и выделительной систем). По мере развития сходство уменьшается, начинают вырисовываться признаки класса, затем отряда, рода и вида. Этим подтверждается родство всех хордовых.

На основании эмбриологических исследований, проведенных над объектами из различных типов животных, Ф.Мюллер и Э.Геккель (независимо друг от друга) сформировали биогенетический закон.

Сжатая формулировка биогенетического закона гласит: онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Дальнейшие эмбриологические исследования показали, что биогенетический закон справедлив только в общих чертах. Фактически нет ни одной стадии развития, в которой бы зародыш полностью повторял строение какого-либо из своих предков. Зародыш птицы или млекопитающего никогда целиком не повторяет строение рыбы, но в определенной стадии развития у него образуются жаберные щели и жаберные артерии. В онтогенезе повторяется строение не взрослых форм предков, а эмбрионов. У зародышей млекопитающих образуется не жаберный аппарат взрослых рыб, а лишь закладка жаберного аппарата зародышей рыб.

Установлено, что в зародышевом развитии образуются не только органы, связанные с повторением признаков, но и временные органы, обеспечивающие существование зародышей в тех условиях, в которых они проходят развитие.

Академик А.Н.Северцов уточнил и дополнил положения биогенетического закона. Он доказал, что в процессе онтогенеза происходит выпадение отдельных этапов исторического развития, повторение зародышевых стадий предков, а не взрослых форм, возникновение изменений, мутаций, каких не было у предков. Новые наследственные признаки, изменяющие строение взрослого организма и направление эволюции, появляются в разные периоды эмбрионального развития. Чем позже в процессе зародышевого развития возникли новые признаки, тем полнее проявляется биогенетический закон.

Палеонтологические доказательства эволюции

Дарвин считал, что именно палеонтология, изучающая ископаемые остатки прежних обитателей Земли, должна дать наиболее веские доказательства в пользу эволюции. Дарвин остро ощущал отсутствие сведений о переходных формах, ископаемых организмах, сочетающих в себе признаки древних и более молодых групп, относящихся к разным классам и типам.

Доказательства эволюции на примере лошади

Первые наиболее веские палеонтологические доказательства эволюции были получены В.О.Ковалевским (1842—1883). Ему удалось выяснить последовательные этапы происхождения непарнокопытных, к которым относится лошадь. Древнейший предок лошади, найденный в отложениях третичного периода, был высотой около 30см, имел по четыре пальца на передних и по три — на задних конечностях. Он передвигался, опираясь на все фаланги пальцев, что было приспособлением к обитанию в болотистой местности. Пищей ему служили плоды и семена.

Далее, в связи с изменением климата, лесов становилось все меньше и на следующем этапе эволюции предки лошади оказались в открытой местности типа степей. Это привело к выживанию способных к быстрому бегу (для спасения от хищников), что достигалось удлинением конечностей и уменьшением поверхности опоры, т.е. уменьшением числа пальцев, соприкасающихся с почвой.

Одновременно отбор шел на приспособление к питанию степными травами. Появились складчатые зубы с большой жевательной поверхностью, необходимой для перетирания жесткой растительной пищи. Последовательно все большие размеры приобретал средний палец, боковые пальцы все уменьшались. В результате ископаемая лошадь, как и современная, имела уже на каждой ноге лишь по одному пальцу, на кончик которого она опиралась. Высота увеличилась до 150 см. Все строение тела хорошо приспособилось для обитания в открытой степной местности.

Ориентация рукокрылых в пространстве

Особые признаки рукокрылых помогают им адаптироваться к ночной жизни. Поскольку наибольшая активность животных в ночное время суток, для ориентации они используют эхолокацию.

Имея плохое зрение, ловко уворачиваются от помех на пути и добывают мелких насекомых. Это возможно благодаря восприятию животными звуков очень высокой тональности – ультразвуков. При полете они издают высокочастотные звуки через ротовое отверстие или ноздри. Отраженные звуки воспринимаются органами слуха и по характеру звуковой волны, рукокрылые способны определить, что стоит на их пути.

Издаются импульсы прерывисто, это зависит от расстояния между животным и преградой. Перед началом полета количество импульсов до 10 за секунду, а при встрече с препятствием резко возрастает до 60. С помощью эхолокации летучие мыши регулируют высоту полета, могут легко проходить густые заросли, находят обратную дорогу к пещере.

Образ жизни

Рукокрылые привыкли жить в колониях, в которых может собираться до сотни тысяч особей. Ведут скрытый образ жизни и увидеть их можно нечасто. Есть настоящие перелетные виды, которые на зиму ищут теплые края, где пережидают холода. Они преодолевают большие расстояния, сбиваясь в стаи, а иногда летят вместе с птицами. Некоторые рукокрылые зимой впадают в спячку, обустроившись в пещере, на чердаке, каменных ущельях. Летучие мыши могут впадать в оцепенение, при этом замедляется обмен веществ и они обходятся без пищи до 8 месяцев.

Спят животные вниз головой, зацепившись когтями за ветку. Так они защищены от наземных врагов.

Питаются в основном насекомыми, некоторые виды едят фрукты и рыбу. Действительно существует три представителя рукокрылых, которые нападают на животных и птиц и пускают из них кровь (американские вампиры). Основная же масса летучих мышей безобидна, их укусы не несут угрозы для людей.