Все доказательства эволюции. Доказательства эволюции органического мира
Тема: Доказательства эволюции. Эмбриологические доказательства. Морфологические доказательства. Палеонтологические доказательства. Биогенетические доказательства эволюции.
Цель: познакомить обучающихся с различными группами доказательств эволюционного процесса.
Задачи: -Раскрыть научное значение обнаружения в развитии зародышей следов далекой истории систематических групп.
Дать оценку биогенетического закона Ф. Мюллера и Э. Геккеля как эмбриологического доказательства.
Выяснить значение ископаемых переходных форм для науки как палеонтологические доказательства, изучить сравнительно-анатомические доказательства эволюции.
Тип учебного занятия: изучение новой темы.
ХОД УРОКА
I. Фронтальный опрос по д/з (8 мин):
Беседа по вопросам :
1.Что представляет собой эволюция?
2.Как ученые смогли восстановить историю планеты Земля? Какими методами они этом пользовались?
3.На какие крупные и мелкие отрезки делят всю историю нашей планеты?
4.В какое время появилась жизнь?
5.Дайте общую характеристику жизни в каждой из пяти эр.
Задание 1: Вам предложены листы со списком животных, растений и крупнейших ароморфозов. Все они пронумерованы. Распределите их по соответствующим эрам по мере их возникновения. Выпишите цифры.
Протерозойская
Палеозойская
Мезозойская
Кайнозойская
Появление сине-зеленых водорослейПсилофиты
Возникновение эукариот
Появление хордовых
Появление первых млекопитающих
Стегоцефалы
Возникновение полового размножения (мейоз)
Кистеперые рыбы
Возникновение многоклеточных организмов
Трилобиты
Возникновение фотосинтеза
Динозавры
Мастадонты
Гигантские папоротники
Задание 2.“Черный ящик”
Ребятам предлагаются задания из черного ящика.
1.В черном ящике находится изображение динозавра о котором можно сказать так: “Мозгов был двойной комплект, и они занимали такие места один в голове, как у всех, другой у начала хвоста. Этот “зверь” мог сказать о себе самом, что всегда он был крепок задним умом”. О каком животном идет речь? (Стегозавр)
2.К середине мезозоя эти морские животные достигли прогресса и сейчас их находят во всех морских отложениях. (Аммониты)
3.В черном ящике лежит знаменитая фотография, сделанная в Шотландии в 1934 г. Какого динозавра назвали лохнеским чудовищем, опишите его. (Плезиозавр)
4Первой ископаемой находкой этого животного было единственное перо, обнаруженное в 1861 г. В Баварии. Полуптица, полуящер. Что это за животное? (Археоптерикс)
2. Изучение нового материала:
Направления эволюции
биологический прогресс
Численность биологический регресс
Ареал
Дифференцировка
Смертность
Рождаемость
Деление на группы. Работа в группах (работа с учебником и по постерам)
Гипотеза: современная наука обладает многими фактами, доказывающими существования эволюционного процесса.
1 группа
: Эмбриологические доказательства стр. 154-157
Доказательства единства происхождения органического мира - (Работа по постерам)
2 группа
:
Палеонтологические доказательства стр.157-158
Биохимические доказательства стр. 160- (Работа по постерам)
3 группа : Сравнительно-анатомические (морфологические). Генетические доказательства стр. 158-160. Заполнить таблицу.
Сравнительное доказательствоПримеры
Определение
Образец для заполнения (для проверки)
Сравнительно-анатомические доказательства эволюции органического мира
Сравнительное доказательствоПримеры
Определение
1.
Гомологичные
форма тела : кит - рыба
иглы барбариса - боярышника
корень-корневище
Органы, которые имеют сходное строение и общее происхождение, но выполняющие разные функции
2.
Аналогичные
крылья птицы - бабочки
жабры рыбы - рака
конечность медведки-крота
Органы, имеющие внешнее сходство и выполняющие одинаковые функции, но имеющие разное происхождение
3.
Рудиментарные
глаза пещерных рыб
крылья киви
аппендикс
органы, которые закладываются в ходе эмбрионального развития, но в дальнейшем перестают развиваться и остаются у взрослых форм в недоразвитом состоянии
4.
Атавизмы
хвост
многососковость
волосяной покров на лице
появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в ходе эволюции
5.
Переходные
эвглена
утконос
ехидна
ф ормы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц
Вывод: Факты сравнительной анатомии выявляют родственные связи между отдельными организмами, что доказывает эволюцию органического мира.
1 группа. Доказательства единства происхождения органического мира .
Задание: выслушать выступление и дополнительную информацию. Выпишите доказательства данной группы в тетрадь.
Доказательств единства происхождения органического мира на Земле:
1) растения, животные, грибы и бактерии имеют общий элементарный состав;
2) единство живого на молекулярном уровне, выражающееся прежде всего в наличии у всех живых существ белков и нуклеиновых кислот;
3) сходство способа функционирования биологических молекул (генетическое кодирование, транскрипция, трансляция, репликация ДНК, гликолиз и др.);
4) всеобщность клеточного строения и сходства строения клеток организмов разных царств органического мира;
5) единство функционирования клеток, проявляющееся в процессах митоза, мейоза, оплодотворения и др.
Молекулярные доказательства эволюции.
К данной группе доказательств относятся следующие:
а) Биохимические – принципиальное сходство химического состава внутриклеточной среды у разных организмов.
б) Генетические (молекулярные) – сходство количества хромосом и их генного состава у родственных форм организмов.
Все организмы на молекулярном уровне имеют ДНК и РНК
Содержат белки, состоящие из 20 аминокислот.
Универсальным является генетический код и репликация ДНК.
Синтез белков по единой схеме: транскрипция – трансляция
В качестве молекул– аккумуляторов большинство используют АТФ.
в) Цитологические – сходство строения клеток и их функционирования у представителей родственных групп организмов.
Эмбриологические доказательства эволюции
Эмбриология
– это наука о зародышевом развитии организма.
Фундамент эволюционной сравнительной эмбриологии был заложен А.О.Ковалевским и И.И.Мечниковым.
Эмбриологические доказательства доказывают степень родства на основе зародышевого развития организма. К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят: Закон зародышевого сходства Карла Бэра(1828 г), Биогенетический закон Геккеля-Мюллера,
Онтогенез (индивидуальное развитие организмов) есть краткое повторение филогенеза (историческое развитие организмов)
2 группа. Палеонтологические доказательства
Палеонтология – это наука о животных и растениях прошлых геологических эпох, изучаемых по ископаемым остаткам. Термин был предложен в 1822 г. А.Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии заложил В.О.Ковалевский. Палеонтология представляет следующие данные в пользу эволюции:
Сведения об ископаемых переходных формах , которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Примерами ископаемых переходных форм являются: древние кистеперые рыбы, семенные папоротники, псилофиты, зверозубый ящер , археоптерикс и др. Существование переходных форм между различными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического развития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным результатом эволюционного развития.
Сведения о филогенетических рядах , которые не только показывают изменения в процессе эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. Например: история развития лошадей в ходе приспособления к жизни в степной равниной местности. Филогенетические ряды убедительно показывают, что эволюция в целом носит приспособительный характер.
Ответьте на вопрос:
1) Укажите переходные формы:
рыбы … земноводные
споровые папоротники … голосеменные
земноводные … пресмыкающие
пресмыкающие … млекопитающие
пресмыкающие … птицы
одноклеточные растения … одноклеточные животные
Биохимические доказательства
3 группа Сравнительно-морфологические доказательства
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. Наличие рудиментов, как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, доказывают наземное происхождение его предков. Полностью рудиментированы конечности у змей. У двукрылых насекомых (мух, комаров) - задняя пара крыльев, превращенных в жужжальца. Рудиментарные органы известны у человека: мышцы, двигающие ушную раковину, третье веко (всего около 150).
Атавизмы (лат. atavus – предок, прародитель) - появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в ходе эволюции. Появление атавистических признаков объясняется тем, что в процессе развития особи до некоторой степени повторяются черты организации предков (Биогенетический закон), то нарушения нормального развития могут привести к тому, что у взрослого организма сохранятся на всю жизнь признаки предков, нормально появляющиеся у зародыша и обычно исчезающие в ходе дальнейшего развития.
Среди тысяч однопалых животных встречаются особи, у которых развиваются трехпалые конечности. Известны случаи появления атавистических признаков у человека: развитие дополнительных пар млечных желез (многососковость) , волосяного покрова на всем теле и лице, хвоста. Возникновение атавизмов указывает на историческую взаимосвязь между вымершими и ныне существующими формами.
Переходные формы - ф ормы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Пример: эвглена зеленая (признаки растений: хлоропласты, использование СО 2 ; признаки животных: жгутики, светочувствительный глазок.
Связь между разными классами животных свидетельствует об общности их происхождения. Яйцекладущие (утконос, ехидна) по ряду особенностей своей организации промежуточные между рептилиями и млекопитающими.
Гоацин - современная птица, некоторыми признаками сходная с археоптериксом. При помощи специфических когтей на крыльях птенцы гоацина могут карабкаться по ветвям, а в случае опасности предпочитают «отсиживаться» в воде. Археоптерикс- полуптица, полуящер. Это вымершее позвоночное позднего Зольнхофена на юге . Долгое время (до появления других находок) использовался для реконструкции облика предполагаемого общего предка птиц.
Задание: 2. Распределите данные биологические объекты на 4 группы: аналоги, гомологи, атавизмы и рудименты.
1. Корень и корневище
2. Конечности крота и медведки
3. Крыло птицы и бабочки
4. Лапы тигра и крота
5. Усики гороха и винограда
6. Клешни речного рака и краба
7. Ловчие листья росянки и напестеса
8. Жабры рака и рыбы
9. Колючки боярышника и барбариса
10. Крылья летучей мыши и рука человека
11. Тазовые кости китов
12. Трехпалость лошадей
13. Волосатый человек
14. Недоразвитфе глаза крота
15. Отсутствие зубов у муравьеда
16. Хвост у человека
17. Аппендикс у человека
18. Многососковостьу человека
19. Крылья у не летающей киви
20. Тазовые кости у змей
III. Закрепление
Решить тест:
1. Аналогичными органами у растений являются:
Корень и корневище (а);
Лист и чашелистик (б);
Тычинки и пестик (в).
2. К дивергенции признаков у организмов приводят:
Модификации (а);
Комбинации (б);
Мутации (в).
3. Разнообразие вьюрковых птиц есть результат:
Дегенерации (а);
Ароморфоза (б);
Дивергенции (в).
4. Переходной формой между земноводными и рептилиями были:
Стегоцефалы (а);
Динозавры (б);
Зверозубые рептилии (в).
5. Впервые семенами стали размножаться:
6. Переходной формой между рептилиями и птицами является:
Птеродактиль (а);
Иностранцевия (б);
Археоптерикс (в).
7. Кто обнаружил последовательные ряды ископаемых форм лошадиных?
В.О. Ковалевский (а);
А.О. Ковалевский (б);
Карл Бэр (в).
IV. Подведение итогов урока, домашнее задание
71. Доказательства эволюции: сравнительно-анатомические, эмбриологические, палеонтологические и др.
Палеонтологические доказательства эволюции . Ископаемые остатки - основа восстановления облика древних организмов. Сходство ископаемых и современных организмов - доказательство их родства. Условия сохранения ископаемых остатков и отпечатков древних организмов. Распространение древних, примитивных организмов в наиболее глубоких слоях земной коры, а высокоорганизованных - в поздних слоях.
Переходные формы (археоптерикс, зверозубый ящер), их роль в установлении связей между систематическими группами. Филогенетические ряды - ряды последовательно сменяющих друг друга видов (на примере эволюции лошади или слона).
2. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции :
1) клеточное строение организмов. Сходство строения клеток организмов разных царств;
2) общий план строения позвоночных животных - двусторонняя симметрия тела, позвоночник, полость тела, нервная, кровеносная и другие системы органов;
3) гомологичные органы, единый план строения, общность происхождения, выполнение различных функций (скелет передней конечности позвоночных животных);
4) аналогичные органы, сходство выполняемых функций, различие общего плана строения и происхождения (жабры рыбы и речного рака). Отсутствие родства между организмами с аналогичными органами;
5) рудименты - исчезающие органы, которые в процессе эволюции утратили значение для сохранения вида (первый и третий пальцы у птиц в крыле, второй и четвертый пальцы у лошади, кости таза у кита);
6) атавизмы - появление у современных организмов признаков предков (сильно развитый волосяной покров, многососковость у человека).
3. Эмбриологические доказательства эволюции :
1) при половом размножении развитие организмов из оплодотворенной яйцеклетки;
2) сходство зародышей позвоночных животных на ранних стадиях их развития. Формирование у зародышей признаков класса, отряда, а затем рода и вида по мере их развития;
3) биогенетический закон Ф. Мюллера и Э. Гек-келя - каждая особь в онтогенезе повторяет историю развития своего вида (форма тела личинок некоторых насекомых - доказательство их происхождения от червеобразных предков).
72. Учение а.И.Северцова о филэмбриогенезах.
ФИЛЭМБРИОГЕНЕ́З - эволюционное изменение онтогенеза органов, тканей и клеток, связанное как с прогрессивным развитием, так и с редукцией. Учение о филэмбриогенезе разработано российским биологом-эволюционистом А.Н. Северцовым. Модусы (способы) филэмбриогенеза различаются по времени возникновения в процессе развития этих структур.Если развитие определенного органа у потомков продолжается после той стадии, на которой оно заканчивалось у предков, происходит анаболия (от греч.anabole- подъем) - надставка конечной стадии развития. Примером может служить формирование четырехкамерного сердца у млекопитающих. У земноводных сердце трехкамерное: два предсердия и один желудочек. У пресмыкающихся в желудочке развивается перегородка (первая анаболия), однако эта перегородка у большинства из них неполная - она только уменьшает перемешивание артериальной и венозной крови. У крокодилов и млекопитающих развитие перегородки продолжается до полного разделения правого и левого желудочков (вторая анаболия). У детей иногда как атавизм межжелудочковая перегородка бывает недоразвитой, что ведет к тяжелому заболеванию, требующему хирургического вмешательства.
Продление развития органа не требует глубоких изменений предшествующих стадий его онтогенеза, поэтому анаболия - наиболее распространенный способ филэмбриогенеза. Предшествующие анаболиям стадии развития органов остаются сопоставимыми с этапами филогенеза предков (т. е. являются рекапитуляциями) и могут служить для его реконструкции (см. Биогенетический закон). Если развитие органа на промежуточных стадиях уклоняется от того пути, по которому шел его онтогенез у предков, происходит девиация. Например, у рыб и у пресмыкающихся чешуи возникают как утолщения эпидермиса и подстилающего его соединительно-тканного слоя кожи - кориума. Постепенно утолщаясь, эта закладка выгибается наружу. Затем у рыб кориум окостеневает, формирующаяся костная чешуя протыкает эпидермис и выдвигается на поверхность тела. У пресмыкающихся, напротив, кость не образуется, но эпидермис ороговевает, образуя роговые чешуи ящериц и змей. У крокодилов кориум может окостеневать, образуя костную основу роговых чешуй. Девиации приводят к более глубокой, чем анаболии, перестройке онтогенеза, поэтому они встречаются реже.
Реже всего возникают изменения первичных зачатков органов - архаллаксисы. При девиации рекапитуляцию можно проследить от закладки органа до момента уклонения развития. При архаллаксисе рекапитуляции нет. Примером может служить развитие тел позвонков у земноводных. У ископаемых земноводных - стегоцефалов и у современных бесхвостых земноводных тела позвонков формируются вокруг хорды из нескольких, обычно трех с каждой стороны тела, отдельных закладок, которые затем сливаются, образуя тело позвонка. У хвостатых земноводных эти закладки не возникают. Окостенение разрастается сверху и снизу, охватывая хорду, так что сразу образуется костная трубка, которая, утолщаясь, становится телом позвонка. Этот архаллаксис является причиной до сих пор дискутируемого вопроса о происхождении хвостатых земноводных. Одни ученые считают, что они произошли непосредственно от кистеперых рыб, независимо от остальных наземных позвоночных. Другие - что хвостатые земноводные очень рано дивергировали от остальных земноводных. Третьи, пренебрегая развитием позвонков, доказывают близкое родство хвостатых и бесхвостых земноводных.
Редукция органов , утративших свое адаптивное значение, тоже происходит путем филэмбриогенеза, главным образом, посредством отрицательной анаболии - выпадения конечных стадий развития. При этом орган либо недоразвивается и становится рудиментом, либо претерпевает обратное развитие и полностью исчезает. Примером рудимента может служить аппендикс человека - недоразвитая слепая кишка, примером полного исчезновения - хвост головастиков лягушек. В течение всей жизни в воде хвост растет, на его конце добавляются новые позвонки и мышечные сегменты. Во время метаморфоза, когда головастик превращается в лягушку, хвост рассасывается, причем процесс идет в обратном порядке - от конца к основанию. Филэмбриогенез - основной способ адаптивного изменения строения организмов в ходе филогенеза.
Эмбриологические
В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,
- все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
- двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
- близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
- зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост – это говорит о происхождении человека от животных.
Палеонтологические
1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).
2) Филогенетические ряды - это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.
3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):
- кистеперая рыба латимерия и стегоцефал - земноводных от рыб;
- археоптерикс - птиц от пресмыкающихся.
Биогеографические
Флора и фауна (ФФ) вулканических островов
- очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров;
- содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).
ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение - тем больше отличия.
Биохимические
Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п. Всё это свидетельствует о единстве органического мира.
1. Установите соответствие между примером и типом доказательств эволюции, к которому этот пример относят: 1) палеонтологические, 2) сравнительно-анатомические
А) переходные формы
Б) гомологичные органы
В) рудименты
Г) единый план строения органов
Д) окаменелости
Е) атавизмы
Ответ
2. Установите соответствие между примером и типом доказательств эволюции животного мира, который он иллюстрирует: 1) сравнительно-анатомические, 2) палеонтологические
А) филогенетический ряд лошади
Б) наличие копчика в скелете человека
В) перо птицы и чешуя ящерицы
Г) отпечатки археоптерикса
Д) многососковость у человека
Ответ
3. Установите соответствие между примерами и методами изучения эволюции: 1) палеонтологические, 2) сравнительно-анатомические. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) крыло птицы и крыло бабочки
Г) многососковость у шимпанзе
Д) аппендикс у человека
Ответ
4. Установите соответствие между примерами объектов и методами изучения эволюции, в которых используются эти примеры: 1) палеонтологический, 2) сравнительно-анатомический. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) колючки кактуса и колючки барбариса
Б) останки зверозубых ящеров
В) филогенетический ряд лошади
Г) многососковость у человека
Д) аппендикс у человека
Ответ
5. Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции, которые этими примерами иллюстрируются: 1) палеонтологические, 2) сравнительно-анатомические. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) останки зверозубого ящера
Б) отпечатки археоптерикса на породах
В) наличие хвоста у человека
Г) филогенетический ряд лошади
Д) филогенетический ряд слона
Е) многососковость у человека
Ответ
1. Выберите из текста три предложения, в которых описываются палеонтологические доказательства эволюции. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) История развития органического мира на Земле сохранилась в виде ископаемых остатков. (2) Доказано, что у близкородственных групп организмов белки сходны по аминокислотному составу. (3) Например, гемоглобин у человека и шимпанзе идентичен, а между гемоглобином человека и гориллы отличия в двух аминокислотах. (4) Известно, что план строения наземных позвоночных одинаков у различных классов. (5) Обнаружены переходные формы от водорослей к высшим растениям - это псилофиты. (6) В царстве животных восстановлена эволюция многих групп, составлены филогенетические ряды.
Ответ
2. Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых указаны палеонтологические методы изучения эволюции. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Переходные формы – это организмы, сочетающие признаки и древних, и молодых групп крупных систематических таксонов. (2) Риниофиты были первыми наземными растениями. (3) В.О.Ковалевский создал филогенетический ряд лошади и доказал постепенность процесса эволюции. (4) Сопоставляя флору и фауну различных континентов, ученые восстанавливают ход эволюции. (5) В озере Байкал обитает много эндемичных видов.
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой стадии эмбрионального развития соответствует строение пресноводной гидры
1) бластуле
2) гаструле
3) нейруле
4) зиготе
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Пресмыкающиеся произошли от
1) кистеперых рыб
2) стегоцефалов
3) ихтиозавров
4) археоптериксов
Ответ
1. Выберите из текста три предложения, в которых даны описания эмбриологических доказательств эволюции. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. (1) Существует связь между онтогенезом и историческим развитием вида - филогенезом. (2) У представителей близких систематических групп проявляется сходство в строении и функциях многих систем органов. (3) Ф. Мюллер и Э. Геккель сформулировали биогенетический закон «Онтогенез - есть краткое и быстрое повторение филогенеза». (4) Повторение признаков объясняется тем, что на разных стадиях развития зародыша включаются сохранившиеся гены далеких предков. (5) В пользу эволюции свидетельствуют рудименты, органы, утратившие свое значение для вида. (6) К рудиментам относят наличие копчиковых позвонков, волосяной покров на конечностях человека.
Ответ
2. Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых указаны эмбриологические методы изучения эволюции. Запишите цифры, под которыми они указаны.
(1) Тело зародыша хордовых делится на головной, туловищный, хвостовой отделы. (2) У зародыша закладываются жаберные щели. (3) Развитие эмбриона проходит стадии бластулы, гаструлы, нейрулы. (4) У человека присутствуют рудиментарные органы. (5) Клетки эмбриона человека имеют 46 хромосом.
Ответ
3. Выберите из текста «Доказательства эволюции» три предложения, в которых даны описания эмбриологических доказательств. Запишите цифры, под которыми они указаны.
(1) На ранних стадиях развития зародыши разных классов одного типа имеют сходное строение. (2) Особи одного класса животных сходны по внутреннему и внешнему строению. (3) В соответствии с биогенетическим законом «Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза». (4) У всех многоклеточных тканевых животных онтогенез начинается с дробления зиготы с формированием бластулы, гаструлы, нейрулы. (5) Наличие у животных рудиментов и атавизмов служит свидетельствами эволюции видов. (6) К рудиментам человека относят наличие копчиковых позвонков, волосяного покрова, зубов мудрости. (7) К атавизмам человека относят густой волосяной покров на всем теле, многососковость.
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят
1) ископаемые остатки
2) рождение людей с увеличенным числом хвостовых позвонков
3) волосяной покров человеческого зародыша
4) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих
Ответ
1. Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции, которым они соответствуют: 1) эмбриологические, 2) сравнительно-анатомические. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) онтогенез шимпанзе начинается с зиготы
Б) крыло птицы и лапа крота – гомологичные органы
В) рудименты тазового пояса кита и конечностей питона
Г) наличие жаберных щелей у зародыша млекопитающего
Д) стадия бластулы в онтогенезе позвоночных
Ответ
2. Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции: 1) сравнительно-анатомические, 2) эмбриологические. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) рудименты третьего века у человека
Б) закладка жаберных карманов у зародыша человека
В) гомологичные органы - крыло птицы и ласта кита
Г) образование вторичного рта в стадии развития хордового животного
Д) начало онтогенеза с зиготы
Е) единый план строения конечностей позвоночных животных
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Формирование в процессе эволюции у кистеперых рыб легких и плавников особого строения позволило считать их предками
1) костных рыб
2) хрящевых рыб
3) земноводных
4) пресмыкающихся
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Наличие хвоста у зародыша человека на ранней стадии развития свидетельствует о
1) возникших мутациях
2) проявлении атавизма
3) нарушении развития плода в организме
4) происхождении человека от животных
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие эмбриологические доказательства эволюции подтверждают родство человека с другими позвоночными животными?
1) закладка у зародыша жаберных щелей
2) наличие в клетках тела эмбриона человека 46 хромосом
3) развитие у зародыша хвостового отдела
4) наличие гомологичных органов
5) развитие рудиментарных органов
6) деление тела на головной, туловищный, хвостовой отделы
Ответ
Установите соответствие между доказательствами эволюции и науками: 1) палеонтология, 2) сравнительная морфология. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) формы тела кита и акулы
Б) окаменелости папоротников
В) останки динозавров
Г) гомологичные органы лягушки и варана
Д) филогенетический ряд лошади
Е) редуцированный околоцветник у ивы
Ответ
1. Установите соответствие между примером и группой доказательств эволюции животных: 1) палеонтологические, 2) эмбриологические. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) окаменелости моллюсков
Б) скелетные останки мамонта
В) жаберные щели у хордовых
Г) личинка насекомого в янтаре
Д) нервная трубка у рыб
Е) хорда у позвоночных
Ответ
2. Установите соответствие между примерами и методами изучения эволюции: 1) палеонтологический, 2) эмбриологический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) закладка жаберных дуг в онтогенезе человека
Б) останки зверозубых ящеров
В) филогенетический ряд лошади
Г) сходство зародышей классов позвоночных
Д) сравнение флоры пермского и триасового периодов
Ответ
Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции: 1) сравнительно-анатомические, 2) палеонтологические, 3) эмбриологические. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие жаберных щелей у зародышей хордовых животных
Б) аппендикс у человека
В) останки зверозубых ящеров
Г) рудименты тазового пояса кита
Д) стадии бластулы, гаструлы, нейрулы в развитии многоклеточных животных
Е) филогенетический ряд слонов
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие методы исследования используют для изучения эволюционных процессов?
1) гибридологический
2) физиологический
3) палеонтологический
4) сравнительно-анатомический
5) полиплоидизации
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Еще в первой половине XIXв. был получен ряд данных, говорящих о единстве всего органического мира. К ним относятся обнаружение клеточного строения растений, животных и человека. Выдающийся французский зоолог Ж.Кювье установил единые планы строения в каждом типе животных.
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.
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.
Другие переходные формы
После исследований В.О.Ковалевского удалось установить филогенетические ряды многих других животных: хоботных, хищных, моллюсков.
В настоящее время геологическая история Земли изучена довольно подробно. Известно, что в самых древних пластах обнаруживаются остатки различных типов беспозвоночных и лишь в более поздних появляются остатки позвоночных. Установлено, что чем моложе пласты, тем остатки растений и животных ближе к современным.
Обнаружены и переходные формы. Важной находкой был археоптерикс - первоптица, сохраняющая ряд признаков пресмыкающихся. Признаки птицы:
- общий вид;
- наличие перьев;
- сходство задних конечностей с цевкой.
Признаки пресмыкающихся:
- Наличие хвостовых позвонков;
- зубов;
- брюшных ребер.
Найдена переходная форма между пресмыкающимися и млекопитающими - зверозубые ящеры (териодонты), которых сближает с млекопитающими строение черепа, позвоночного столба, конечностей. Если у пресмыкающихся все зубы однотипны, то у териодонтов намечается дифференцировка зубов на резцы, клыки, коренные, что дало повод назвать этих ископаемых ящеров зверозубыми.
В ископаемом состоянии обнаружены семенные папоротники, совмещающие частично признаки папоротников, частично голосеменных. Это служит доказательством происхождения семенных растений от папоротникообразных.
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. в одной из эмбриологических работ.
По современным представлениям, биологическая эволюция – это необратимое и, в известной мере, направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом.
Таким образом, само понятие «эволюция» включает, как минимум, два момента: адаптациогенез и формирование таксонов.
Существуют многочисленные доказательства эволюции органического мира Земли, которые одновременно являются и методами изучения эволюции. К классическим доказательствам эволюции относятся палеонтологические, сравнительно-анатомические и сравнительно-эмбриологические.
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. Однако из-за неполноты палеонтологической летописи не всегда удается реконструировать ход эволюции.
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 сравнительно-биохимические. Например, на современных организмах можно проследить изменение структуры гемоглобина. Однако в этих рядах имеются и пробелы, поскольку далеко не все переходные формы дожили до нашего времени.
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).
На основании закона зародышевого сходства был сформулирован биогенетический закон Мюллера–Геккеля , который в краткой формулировке гласит: «Онтогенез (индивидуальное развитие) есть быстрое и краткое повторение филогенеза (исторического развития) ». Однако в этих рядах эмбрионального развития сходство между зародышами лишь самое общее, проявляются не все признаки. Например, у зародышей амниот (рептилий, птиц и млекопитающих) не появляются наружные жабры, характерные для личинок анамний (рыб и земноводных), а развитие жаберных щелей останавливается на стадии жаберных карманов. Поэтому биогенетический закон в трактовке Мюллера-Геккеля носит ограниченный характер.
В ходе эволюции наблюдаются эволюционные преобразования процессов онтогенеза, связанные с адаптациями взрослых (половозрелых) организмов. В ходе таких преобразований могут появляться новые органы, но могут и утрачиваться старые органы (полностью или превращаться в рудименты). При этом могут изменяться: начальная масса зачатка органа, место и время закладки органа. Эти преобразования могут происходить на разных стадиях онтогенеза: на самых ранних (закладка хорды, нервной трубки), средних (закладка чешуи у рыб, перьев у птиц, видоизменение побегов растений) и поздних (редукция хвоста у головастиков, формирование четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, изменение формы листьев). При изменениях органов на поздних стадиях онтогенеза и может действовать филогенетический закон.
В настоящее время для изучения эволюционного развития той, или иной группы организмов используется целый комплекс методов: биогеографические, экологические, генетические, молекулярно-биологические, иммунологические, биохимические, а также методы палеоэкологии, сравнительной физиологии и этологии; широко используются методы компьютерного моделирования.