Как установить родство современных и вымерших животных. Удивительные родственные связи в мире животных. Палеонтологические доказательства эволюции животного мира
С момента клонирования первого теплокровного животного - знаменитой овечки Долли - прошло больше 20 лет. Сегодня технологии создания идентичных организмов применяются по всему миру - в лабораториях и питомниках, где разводят животных для экспериментов. За пару десятилетий на свет появились тысячи клонированных мышей, крыс, кроликов, лягушек, коз, коров и даже верблюдов. Овладев инструментом клонирования и приспособив его для повседневных исследовательских нужд, биологи решили применить его для воссоздания вымерших видов. Представляем семерку организмов, над воскрешением которых трудятся сейчас научные коллективы.
Шерстистый мамонт
Вымерли примерно 10 тыс. лет назад
Ученые - народ серьезный и прагматичный. Не стоит думать, что претендентов на клонирование они выбирают из числа любимчиков. Нет, исследователи анализируют, какую пользу воскрешенный вид может принести нынешней экосистеме. Если животное будет способствовать ее стабилизации и улучшению, ему дают шансы на возвращение из небытия.
Взять, например, шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius) и его соседей, живших 2 млн - 10 тыс. лет назад. С вымиранием этих гигантов , а также шерстистых носорогов, древних бизонов и косуль исчезли и богатейшие цветущие мамонтовые степи, на которых кормились и другие крупные травоядные: дикие лошади, овцебыки, лоси. Сейчас на севере нашей страны, где обитали все эти животные, простирается голая тундра. Последний ледниковый период сгубил не только мегафауну, но и флору.
Кажется, идея воскресить мамонтов витала в воздухе с того момента, как было установлено, что они вымерли. Но недавно идея стала воплощаться в жизнь . В 2008 году группа российских генетиков расшифровала последовательность митохондриальной ДНК (митохондрии - обязательный компонент каждой клетки животных и растений наряду с клеточным ядром, аппаратом Гольджи, рибосомой, лизосомой и пр.), выделенной из ископаемых останков шерстистого мамонта. А в 2011 году международная команда под руководством Уэбба Миллера и Стефана Шустера из Пенсильванского университета (США) восстановила 70% ДНК мамонта. В 2015 году гарвардский профессор Джордж Черч успешно пересадил некоторые гены мамонта в ДНК африканского слона. Сейчас работами по клонированию шерстистого мамонта занимается большая коллаборация ученых из России, США, Южной Кореи и Японии. Положительных результатов пока нет, но, наблюдая упорство исследователей, можно хотя бы надеяться на успех.
Еще большую надежду на воскрешение мамонта вселяет тот факт, что в Якутии последние 20 лет для этого зверя готовят дом - восстанавливают растительное разнообразие мамонтовых степей. Проект под названием "Плейстоценовый парк" запустил в 1997 году российский эколог, директор Северо-Восточной научной станции РАН Сергей Зимов.
Время от времени исследователи обсуждают необходимость возвращения еще одного представителя плейстоценовой мегафауны - шерстистого носорога (Coelodonta antiquitatis). Но его клонированием пока никто всерьез не занимается.
Странствующий голубь
В 1914 году погибла последняя особь
Открытия палеонтологов свидетельствуют, что эти птицы из семейства голубиных застали мамонтов: самым древним останкам не меньше 100 тыс. лет. Странствующие голуби (Ectopistes migratorius) пережили многое: климатические изменения, вымирание мегафауны. Обитали они исключительно на территории современной Северной Америки, то есть были ее эндемиками. Ученые предполагают, что до XVII века, пока не началась колонизация североамериканских земель, популяция этих птиц исчислялась миллиардами особей.
Поселенцы, распробовав нежное мясо странствующих голубей, стали массово их истреблять. Свою роль в исчезновении вида сыграла и масштабная вырубка лесов, в которых гнездились пернатые, а также уничтожение главной голубиной еды - американских каштанов. К началу XX столетия в природе этих птиц фактически не осталось, а в 1914 году умерла последняя голубка по имени Марта, жившая в зоопарке американского города Цинциннати.
Сейчас в Калифорнии независимая научно-исследовательская организация Revive and Restore ("Возродить и восстановить"), созданная с целью воскрешения исчезнувших видов, трудится над клонированием странствующего голубя. Для основателя организации, эволюционного биолога и эколога Бэна Новака это приоритетный проект (Revive and Restore параллельно клонирует несколько видов истребленных животных): первую особь он обещает предъявить миру в 2025 году.
Чучела странствующих голубей (музей Вандербильта, США). Фото: wikipedia.org
Маврикийский дронт, или додо
Истреблены в 1680-е годы
Образ этой птицы, обитавшей исключительно на острове Маврикий, многим знаком по сказке Льюиса Кэрролла "Алиса в Стране чудес". Главная героиня встречает существо по имени Додо у Cлезного пруда и удивляется его заумной речи, сбивчивой и перегруженной терминами. В иллюстрациях Джона Тенниела к первому изданию книги новый знакомый Алисы изображен в виде птицы с грузным телом, большими лапами, крошечными крыльями и мощным клювом, расширяющимся к середине, загнутым и заостренным на самом кончике. Именно таким маврикийский дронт (Raphus cucullatus) запечатлен и в эскизах голландских колонизаторов, прибывших на Маврикий в конце XVI века. Их иллюстрации и дневниковые записи - первые документальные свидетельства существования додо.
Как и странствующие голуби, дронты вызывали у поселенцев чисто гастрономический интерес, о чем свидетельствуют сохранившиеся записи в судовых журналах и дневниках. "Птица эта настолько крупная, что за раз мы не могли съесть ее целиком, остатки мяса приходилось засаливать", - не то сетовал, не то радовался моряк Уильям ван Уэст-Замен.
Дронты и правда были крупными: высота некоторых особей достигала метра, вес - 17 килограмм. Истребили этих птиц быстро, ведь они были легкой добычей: не имели естественных врагов и близко подпускали людей. Поспособствовали исчезновению и завезенные моряками домашние животные - собаки и свиньи, которые ворошили гнезда додо и лакомились их яйцами. Согласно современным исследованиям, последние особи маврикийского дронта погибли в конце XVII века.
В начале нулевых британские и американские ученые под руководством молекулярного биолога и генетика, профессора эволюционной биологии Бет Шапиро занялись расшифровкой генома додо. Работы ведутся на базе Оксфордского университета, в качестве биоматериала используются высушенные головы додо из коллекции оксфордского Музея истории природы. Пока ученые лишь частично восстановили ДНК птицы и начали сличать ее гены с ДНК современных пернатых - потенциальных родственников дронта. Это важно, ведь восстановить вид можно только внедрив его гены в яйцеклетку живого организма из общего семейства. Сенсационных результатов еще не было.
Скелет додо и модель, основанная на современных исследованиях (Музей естественной истории Оксфордского университета, Великобритания). Фото: wikipedia.org
Вересковый тетерев
Последняя особь умерла в 1932 году
Вересковый тетерев (Tympanuchus cupido cupido) походил на нынешних тетеревов, но был меньше - размером с домашнюю курицу. Когда-то эта птица обитала почти на всей территории современных Соединенных Штатов. Согласно записям, оставшимся от колонистов, мясо верескового тетерева было чрезвычайно вкусным, а самих птиц - невероятно много: ежедневно их забивали сотнями, а то и тысячами. Тушки продавали почти за бесценок. Однако решающую роль в истреблении вида сыграл, похоже, не человек, а завезенная им вместе с курицами смертельная птичья болезнь гистомоноз - некроз печени и кишечника, вызываемый простейшими Histomonas meleagridis.
К концу XIX века осталось около двух сотен особей, и то лишь на малонаселенном острове Мартас-Винъярд (сейчас входит в состав штата Массачусетс, США). Пытаясь исправить ситуацию и нарастить популяцию вересковых тетеревов, американцы создали на этом острове заповедник, но их усилия оказались тщетны: в 1932 году умерла последняя особь.
Основные работы по клонированию пернатого проводят ученые из Revive and Restore. Для них воскрешение верескового тетерева - второй по приоритетности проект после странствующего голубя. Так что у этой птички тоже есть шансы вернуться.
Бескрылая гагарка
Последние представители уничтожены в 1850-х годах
Единственная нелетающая птица из семейства чистиковых, к которому относится немало современных морских пернатых: тупики, чистики, люрики, конюги и др. Обитала бескрылая гагарка (Pinguinus impennis) вдоль северных вод Атлантического океана (на побережье Северо-Востока США, Канады, Гренландии, Исландии, Фарерских островов, Норвегии). Своим строением, неповоротливостью, черно-белой окраской напоминала пингвинов. Ученые долго спорили об их родстве. Однако в 2002 году, когда была расшифрована митохондриальная ДНК бескрылой гагарки, стало очевидно, что эта птица - выходец совсем из другого семейства.
В эпоху Великих географических открытий пух и яйца бескрылой гагарки были очень востребованы у европейцев. К XIX веку популяция птиц сильно сократилась, а чучела заметно выросли в цене у коллекционеров, что спровоцировало новый виток насилия в отношении гагарок. Помогали людям в истреблении птиц и их естественные враги: касатки и белые медведи. Есть версия, что последних особей, обитавших близ канадского острова Ньюфаундленд, в 1850-е годы нашли и уничтожили браконьеры.
Воскресить это животное пытаются несколько научных групп из США и Европы при поддержке все той же организации Revive and Restore.
Бескрылые гагарки (рисунок Джона Джеймса Одюбона из книги "Птицы Америки"). Фото: wikipedia.org
Букардо
Официально вид признали вымершим в 2000 году
Букардо (Capra pyrenaica pyrenaica) - вымерший подвид пиренейского горного козла. Обитали эти животные на севере Пиренейского полуострова (Испания). Их исчезновению, вероятно, способствовали сразу несколько факторов: браконьерство, ухудшение экологии и конкуренция за пищу с одомашненными копытными.
Последняя особь по кличке Селия умерла в 2000 году в испанском национальном заповеднике, расположенном в провинции Уэска. Однако ученые из Исследовательского центра сельского хозяйства и технологий Арагона сохранили генетический материал Селии и в 2009 году попытались создать ее клона. Шансы на успех были велики, ведь генетикам не надо было долго и мучительно выявлять ближайших родственников - в качестве суррогатных матерей взяли самок двух других подвидов пиренейского козла.
Испанские биологи создали 439 эмбрионов и имплантировали их в матки 57 коз. Беременность наступила у семи самок, но лишь одна смогла выносить детеныша. К сожалению, козленок умер через несколько минут после рождения. После этого работы по воскрешению букардо приостановили на неопределенное время.
Тилацин, или сумчатый волк
В 1936 году погибла последняя особь
Еще один вероятный кандидат на клонирование - сумчатый волк, он же тилацин (Thylacinus cynocephalus), обитавший преимущественно на острове Тасмания в паре сотен километров от Австралийского континента. На этих животных с энтузиазмом охотились еще австралийские аборигены, поэтому, когда берегов острова достигли европейские суда, сумчатых волков было уже очень мало. Первые записи об этом существе датированы 1808 годом. Их автор, натуралист Джордж Харрис, причислял тилацина к семейству опоссумовых. "Единственное, что отличает его от опоссумов, - голова, похожая на собачью", - отмечал исследователь в дневнике. Позднее ученые пересмотрели версию Харриса и записали тилацина в отдельную таксономическую группу - семейство сумчатых волков.
Окончательно исчезли волки в XX веке - к 1940-м годам в живых не осталось ни одной особи. В 1999-м австралийские ученые впервые попытались клонировать животное - безуспешно. Второй проект по воскрешению тилацина запустили в 2008 году биологи из Университета Мельбурна: они встроили фрагменты ДНК сумчатого волка в мышиный эмбрион. На этом пока все, но работа продолжается. И что немаловажно, ее поддерживает, в том числе финансово, правительство Австралии.
P.S. Конечно, хотелось бы воссоздать еще пещерного льва, пещерного медведя, большерогого оленя, саблезубую кошку, птицу моа, кваггу, голубую бабочку… Но, как видите, не так-то это просто. Перед учеными встает множество задач: от восстановления ДНК и поиска идеальной суррогатной матери до возрождения среды обитания для будущих клонов.
Любой вид животных появляется, распрострется, завоевывая новые территории и места обитания, живет какое-то время в относительно постоянных условиях существования. При изменении этих условий он может к ним приспособиться, измениться и дать начало новому виду (либо новым видам), а может и исчезнуть. Совокупность таких процессов составляет эволюцию органического мира, историческое развитие организмов – филогенез.
Данный реферат посвящен теме «Развитие животного мира». В целях раскрытия темы освящены следующие вопросы:
1. Причины эволюции животного мира на основе идей Ч. Дарвина
2. Усложнение строения животных. Многообразие видов как результат эволюции.
3. Доказательства эволюции животных.
Причины разного уровня организации животных, отличия ныне существующих видов от вымерших, проявления атавизмов давно интересовали ученых и служителей церкви.
Наиболее полно объяснил эти явления в своей работе «Происхождение видов» известный английский ученый Чарлз Дарвин (1809- 1882).
Согласно учению Дарвина многообразие видов не было создано богом, а образовалось благодаря постоянно возникающим наследственным изменениям и естественному отбору. В процессе выживания наиболее приспособленных особей Дарвин отмечал наличие борьбы за существование, результатом которой является вымирание неприспособленных организмов и размножение наиболее приспособленных.
Наследственность - способность организмов передавать потомкам свои видовые и индивидуальные признаки или свойства. Так, у определенного вида животных рождаются потомки, похожие на своих родителей. Наследственными могут быть и некоторые индивидуальные признаки животных, например цвет шерсти и жирность молока у млекопитающих.
Изменчивость - способность организмов существовать в различных формах, реагируя на влияние окружающей среды. Изменчивость проявляется в индивидуальных особенностях каждого организма. В природе не существует двух абсолютно одинаковых животных. Рожденные детеныши отличаются от каждого из своих родителей окраской, ростом, поведением и другими признаками. Различия у животных, как отмечал Ч. Дарвин, зависят от следующих причин: от количества и качества потребляемой пищи, от колебания температуры и влажности, от наследственности самого организма. Ч. Дарвин выделил две основные формы изменчивости, влияющие на эволюцию животного мира, - определенную, ненаследственную, и неопределенную, или наследственную.
Под определенной изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение одинаковых изменений у ряда родственных животных при действии одинаковых условий среды обитания. Так, густой мех забайкальских белок сменился на редкий при акклиматизации их в хвойных лесах Кавказа. Содержание кроликов в условиях пониженных температур приводит к густоте их меха. Недостаток пищи приводит к задержке роста диких и домашних животных. Следовательно, определенная изменчивость есть прямое приспособление животных к изменившимся условиям среды. Такая изменчивость не передается потомкам.
Под неопределенной наследственной изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение разнообразных изменений у ряда родственных животных при действии одинаковых (сходных) условий. Неопределенная изменчивость, по Ч. Дарвину, наследственна и индивидуальна, так как возникает случайно у одной особи вида и передается по наследству. Примером индивидуальной наследственной изменчивости является появление овец с короткими ногами, отсутствие пигмента в перьевом покрове птиц или в шерсти млекопитающих.
Одной из причин эволюции животного мира Ч. Дарвин считал борьбу за существование, возникающую из-за интенсивного размножения организмов. Родительская пара любого вида животных производит на свет многочисленное потомство. До взрослого состояния от числа появившихся на свет потомков доживут единицы. Многие будут съедены или погибнут практически сразу после появления на свет. Оставшиеся начнут конкурировать друг с другом за пищу, лучшие места обитания, убежища от врагов. Выживут потомки тех родителей, которые наиболее приспособлены к данным условиям жизни. Таким образом, борьба за существование приводит к естественному отбору - выживанию наиболее приспособленных.
В природе особи одного вида отличаются друг от друга по многим признакам. Какие-то из них могут оказаться полезными, и, как отмечал Дарвин, «особи, обладающие хотя бы незначительным преимуществом над остальными, будут иметь лучшую возможность выжить и оставить такое же потомство». Процесс, происходящий в природе, сохраняющий организмы наиболее приспособленными к условиям среды и уничтожающий неприспособившихся, называется естественным отбором. По Ч. Дарвину, естественный отбор является основной, ведущей причиной эволюции животного мира.
2. УСЛОЖНЕНИЕ СТРОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ. МНОГООБРАЗИЕ ВИДОВ КАК РЕЗУЛЬТАТ ЭВОЛЮЦИИ
Так, у птиц обтекаемое тело, облегченный скелет, способствующий быстрому перемещению в воздухе с помощью крыльев. Водные животные, например киты, дельфины, морские котики, имеют торпедообразную форму тела, приспособленную к быстрому передвижению в водной среде. Наземные животные имеют хорошо развитые конечности для быстрого перемещения по земле. Подземные животные, например кроты, слепушонки, ведут роющий образ жизни. Небольшие животные покрыты короткой густой шерстью, препятствующей попаданию частичек земли на кожу, обладают мощными передними конечностями, приспособленными для рытья подземных ходов.
Существующие ныне позвоночные животные - рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие, характеризующиеся последовательным усложнением организации, возникли на основе наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора в ходе длительного исторического развития.
Окружающий нас животный мир богат не только большим числом особей, но и многообразием видов. Каждая особь любого вида приспособлена к жизни в условиях своей среды обитания. Если большая группа представителей какого-либо вида окажется в иных условиях или они перейдут на питание другой пищей, то это может привести к появлению новых признаков или приспособлений. Если эти новые приспособления в иных условиях окажутся полезными и для переселившихся животных, то благодаря естественному отбору в их ряду сохранятся вновь приобретенные признаки и будут передаваться из поколения в поколение. Так, в процессе эволюции из одного вида может образоваться несколько новых. Сам процесс расхождения признаков у родственных организмов был назван Ч. Дарвином дивергенцией.
Примером дивергенции являются мелкие птицы вьюрки на Галапагосском архипелаге. Дарвиновские виды вьюрков различаются по форме и величине клюва (рис. 194). Дарвин установил, что вьюрки, имеющие небольшой острый клюв, питались личинками и взрослыми насекомыми. Вьюрки с мощным массивным клювом питались плодами деревьев. Были отмечены и постепенные переходы в изменчивости этих клювов у вьюрков. Так, в процессе эволюции вследствие дивергенции признаков, обусловленных направлением естественного отбора, происходило видообразование. Возникновению нового вида, как отмечал Дарвин, предшествует образование промежуточных форм - разновидностей. Завершается такой эволюционный процесс образованием новых видов.
Путем дивергенции и направленного действия естественного отбора в природе образуется многообразие видов.
2. Доказательства эволюции животных
Палеонтологические доказательства
Палеонтология - наука о древних организмах прошлых геологических эпох. Она изучает по ископаемым останкам тех, кто жил на Земле десятки и сотни миллионов лет назад. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скорлупа яиц, скелеты и другие твердые части организмов, отпечатки и следы их жизнедеятельности, сохранившиеся в мягком иле, в глине, в песчанике (рис.). Эти породы когда-то затвердели и в окаменевшем состоянии сохранились в различных слоях Земли. По окаменевшим находкам палеонтологи воссоздают животный мир прошлых эпох. Изучение дошедших до нас палеонтологических образцов из самых глубоких слоев Земли убедительно показывает, что животный мир древнего времени значительно отличался от современного. Окаменевшие останки животных, залегающие в менее глубоких слоях, наоборот, несут черты строения, сходные с современными животными. Путем сравнения животных, живших в различные эпохи, установлено, что животный мир с течением времени постоянно изменялся. Родство современных животных из различных систематических групп с вымершими устанавливается по находкам так называемых промежуточных, или переходных, форм. Например, стало известно, что птицы произошли от пресмыкающихся, которые являются их ближайшими родственниками, но в то же время значительно отличаются от них.
В Европе был найден отпечаток животного с признаками, присущими одновременно и рептилиям, и птицам. Научное название реконструированного животного - археоптерикс. Черты, характерные для пресмыкающихся, - тяжелый скелет, мощные зубы (у современных птиц они отсутствуют), длинный хвост. Черты, характерные для птиц, - крылья, покрытые перьями. По окаменевшим останкам ученые достаточно полно восстановили многие переходные формы от далеких предков к более современным животным.
Полное воссоздание облика организмов, переходных от далеких предков до современных животных, служит одним из палеонтологических доказательств истинной картины эволюции живых организмов на Земле.
Многие животные, жившие раньше, не имеют аналогов в современном животном мире - они вымерли. Сегодня палеонтологи пытаются разгадать причины, по которым их не стало. Наиболее крупными вымершими животными были динозавры.
Эмбриологические доказательства
Сравнение особенностей эмбрионального развития представителей различных групп позвоночных, например рыбы, тритона, черепахи, птицы, кролика, свиньи и человека, показало, что все зародыши на ранних стадиях развития очень сходны между собой. Последующее развитие эмбрионов сохраняет сходство только у близкородственных групп, например - у кролика, собаки, человека, имеющих общий план строения во взрослом состоянии. Дальнейшее развитие приводит к исчезновению черт сходства между зародышами.
У каждого представителя вида возникают только ему присущие характерные черты строения. В конце эмбрионального развития появляются признаки, свойственные определенному виду животного.
Изучение последовательных стадий развития каждого эмбриона позволяет восстановить облик далекого предка. Например, ранние стадии развития зародышей млекопитающих сходны с зародышами рыб: имеются жаберные щели. По-видимому, далекими предками зверей были рыбы. В следующей стадии развития зародыш млекопитающего похож на зародыш тритона. Следовательно, в ряду их предков были и земноводные (рис. 1).
Таким образом, изучение эмбрионального развития различных групп позвоночных животных показывает родство сравниваемых организмов, выясняет путь их исторического развития и служит доказательством в пользу существования эволюции живых организмов.
Сравнительно-анатомические доказательства
Сравнивая позвоночных животных различных классов, установлено, что все они имеют единый план строения. Тела земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих состоят из головы, туловища, передних и задних конечностей. Для них характерны сходные кожные вечности и были четвероногими. Органы, утратившие свою функцию в результате их длительного неприменения, называются рудиментарными. Наличие рудиментарных органов у животных является неопровержимым доказательством существования эволюции.
I СТАДИЯ
II СТАДИЯ
Рыба Саламандра Черепаха Крыса Человек
Рис. 1 Сходство зародышей позвоночных животных
Рис. 2. Рудиментарные органы животных
Если процесс эмбрионального развития по какой-либо причине нарушается, отдельные черты строения тела животного могут резко отличаться от других особей того же вида. Однако их наличие и сходство с другими представителями этого класса животных говорит о родственном происхождении и эволюции каждого вида. Случаи проявления признаков предков у современных особей называются атавизмом. Примерами его могут служить: трехпалость у современных лошадей; дополнительные пары молочных желез у тех, кто имел всегда одну пару; наличие волосяного покрова на всем теле.
Весомым доказательством эволюции считаются сравнительно-анатомические ряды, показывающие направления исторического развития у видов, относящихся к одному классу, семейству, роду. Например, способы размножения у яйцекладущих, сумчатых и плацентарных показывают направления развития систем размножения; конечности непарнокопытных показывают возникновение однопалой ноги в связи с изменившимися условиями жизни и т. д.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом нами рассмотрены основные положения развития животного мира на основе теории Ч. Дарвина, согласно которой многообразие видов образовалось благодаря постоянно возникающим наследственным изменения и естественному отбору. Одной из причин эволюции животного мира по Дарвину является борьба за существование, в результате которой происходит вымирание неприспособленных организмов и размножение наиболее приспособленных.
Удивительное многообразие форм и строения тел животных является результатом проявления естественного отбора, в результате которого происходит постоянное накопление у потомков признаков, полезных им в данных условиях существования, а этот процесс, в свою очередь, приводит к усложнению строения животных. При чем в процессе эволюции из одного вида может образоваться несколько новых. Сам процесс расхождения признаков у родственных организмов был назван Ч. Дарвином дивергенцией.
Многообразие вымерших пресмыкающихся служит примером дивергенции у них на основании различных условий обитания.
Животные одного вида, обитающие на большой территории, обычно неоднородны. Их изучение показывает расхождение признаков у особей и начало образования новых систематических групп.
Литература
Акимов О. С. Естествознание. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2002.
Горохов В.Г. Концепции современного естествознания. — М. : ИНФРА-М, 2000.
Дубнищева Т.Я. и др. Современное естествознание. — М.: Маркетинг, 2000.
Основные концепции современного естествознания. — М. : Аспект — Пр, 2001
Петросова Р.А. Естествознание и основы экологии. — М. : Академия, 2000.
Чайковский Ю.В. Элементы эволюционной диагностики. — М., 1999.
Животный мир не перестает удивлять своим многообразием, но, как выяснили ученые, между совсем казалось бы несовместимыми видами существуют родственные связи, идущие из самых давних времен. Вот несколько примеров…
Китообразные (дельфины и киты) – одни из самых любимых и уважаемых животных на земле. Несмотря на то что их стихия – просторы морей и океанов, добродушные гиганты киты и озорные умницы дельфины относятся к классу млекопитающих и не имеют к рыбам никакого отношения.
Как это ни удивительно, но ближайших родственников дельфинов следует искать на земле, а точнее в Африке. Здесь, к югу от пустыни Сахары, обитают , которые, как утверждают исследователи, имеют с дельфинами общих предков.
Амбулоцетус. wiki/Nobu Tamura
Эти древние существа, жившие более пятидесяти миллионов лет назад, разделились на две линии: китообразных и антракотерий. Верится с трудом, но в те времена киты и дельфины ходили по земле и вели полуводный образ жизни, наподобие современных крокодилов и выдр. На фото выше, схематичное изображение амбулоцетуса, прародителя китов, чье название переводится с латинского как «ходящий кит».
Антракотерий. wiki/Dmitry Bogdanov
На втором фото – антракотерий, вымерший представитель отряда парнокопытных, который оставил после себя только одного потомка – гиппопотама. Китообразные тем временем все больше привыкали к жизни к воде, пока совсем не забыли о своем сухопутном происхождении.
А пока ученые спорят, стоит ли включать китов и дельфинов в отряд парнокопытных, в который кроме гиппопотамов, входят олени, коровы, свиньи и . Согласитесь, такое соседство выглядело бы по меньшей мере странным.
С медведями у людей сложились неоднозначные отношения. С одной стороны, мы каждый вечер укладываем детей в кроватку в обнимку с плюшевым мишкой, а с другой – приходим в ужас от одной мысли, что можем оказаться один на один с живым .
Он грозный и симпатичный одновременно, и, казалось бы, родственники у него должны быть такими же. Но это не совсем так: матушка-природа не всегда идет простым и понятным путем. И как подтверждение этому – тот факт, что ближайшими сородичами медведей ученые называют тюленей, морских львов и .
Ластоногие всегда занимали особое положение на древе эволюции. Однако генетические исследования однозначно доказывают: ближайшими родственниками ластоногих являются медведи и хорьки. Скептики скажут: «У них нет ничего общего, не нужно быть биологом, чтобы увидеть это». Но так кажется только тем, кто не задает себе труда присмотреться к этим животным повнимательнее.
Сравнить хотя бы их лапы. Ласта тюленя более плоская, а когти медведя – длиннее. Но у обоих по пять невтягивающихся когтей на каждой лапе, одинаковая костная структура и оба они стопоходящие, то есть при движении пятка и пальцы касаются земли одновременно.
Пуйила. wiki/Nobu Tamura
Ископаемые находки, обнаруженные в кратере метеорита на канадском острове Девон, дают основания предполагать, что ластоногие произошли от пуйилы (лат. Puijila darwini ) — хищного млекопитающего, жившего более двадцати миллионов лет назад. Пуйилы могли с легкостью передвигаться по земле на четырех лапах, как медведи, но имели перепончатые конечности, которые позволяли им охотиться в воде.
Спокойные и надежные представители семейства лошадиных (лошади, ослы и ) стали верными помощниками человека несколько тысяч лет назад и с тех пор верно служат ему в разных сферах его жизнедеятельности.
Легко предположить, что и близкие родственные связи у ослов и лошадей должны быть с теми, с кем они разделяют нелегкое дело служения человеку. Но на самом деле, ближайших родственников осла вряд ли увидишь на обычной ферме. Чтобы встретиться с ним, нужно отправиться либо на африканский континент, либо в одну из азиатских стран – именно здесь обитают пять оставшихся в , ближайшего родственника семейства лошадиных.
Носороги относятся к отряду непарнокопытных, куда, кроме них, входят еще два семейства – лошадиные и тапировые. Своим внешним видом напоминают облегченную копию носорога, лишенного своих тяжелых доспехов и грозного оружия – гигантского рога.
Геракотерии. wiki/Heinrich Harder
Если взглянуть на недавнее прошлое этих животных, можно увидеть, как много в них общего. Например, носороги ходят, опираясь на три крупных пальца (их число нечетное, отсюда и название — непарнокопытные), то же самое делали когда-то и лошади. Со временем их пальцы трансформировались в один большой, покрытый плотной ногтевой пластиной, палец, превратившись в то, что сегодня называется копытом.
Самыми давними предками современной лошади были геракотерии – четырехпалые лошадеподобные животные, жившие в эпоху эоцена (55-45 миллионов лет назад). Затем количество пальцев стало уменьшаться – у мезогиппуса и мерикгиппуса их было два, а затем появился плиогиппус – первая однопалая лошадь, жившая в плиоцене (5-2 миллиона лет назад).
Еще одна неожиданная родственная связь – и мангусты. Своим внешним видом гиены напоминают побитых жизнью собак, но не стоит спешить в зоомагазин за детенышем гиены.
Этот агрессивный хищник ни характером, ни генетически к столь любимым нами собакам не имеет никакого отношения. Отряд Carnivora делится на две части: подотряд котообразных (лат. Feliformia ) и псообразных (лат. Caniformia ). Гиены относятся именно к кошачьей ветви хищных млекопитающих, это подтверждается и строением их черепа и зубов.
Самыми близкими родственниками гиены, также входящими в подотряд котообразных, являются представители семейства мангустовых (лат. Herpestidae ), куда кроме входят и . Несмотря на репутацию трусливых падальщиков, гиены отличаются отважным характером и способны отстоять свою добычу перед более сильными конкурентами, такими как и , а падаль составляет всего пять процентов в рационе гиен. Остальные 95 они убивают самостоятельно.
Оболочники – хордовые животные, населяющие морское дно и ведущие однообразный образ жизни, прикрепившись ко дну и фильтруя воду, насыщенную планктоном. Какие же существа могут называться их ближайшими родственниками – губки, кораллы, черви?
Удивительно, но ученые считают оболочников прародителями всех позвоночных, в том числе и человека. Другими словами, наш с вами очень дальний предок мог выглядеть так, как изображено на рисунке.
Палеонтологические доказательства
1. Напишем об ископаемых останках.
Ископаемые останки – окаменелые раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скорлупа яиц, скелеты животных, отпечатки и следы их жизнедеятельности, сохранившиеся в мягком иле, в глине, в песчанике. По окаменелым находкам ученые воссоздают животный мир прошлых эпох.
2. Выясним родство современных и вымерших животных.
Родство современных и вымерших животных устанавливается по находкам промежуточных форм. Выяснилось, что окаменелые останки животных несут в себе черты строения, сходные с современными животными, в то же время отличаются от них.
3. Назовем признаки археоптерикса, сближающего его
С пресмыкающимися:
тяжелый скелет, мощные зубы, длинный хвост.
С птицами:
крылья, покрытые перьями.
4. Назовем причины вымирания динозавров.
Похолодание климата. Другие версии: падение астероида (кометы), солнечная вспышка, пандемия, вулканическая активность, изменение состава атмосферы, обеднение пищевого рациона, малое генетическое разнообразие, изменение гравитационного притяжения и другие.
Эмбриологические доказательства
1. Напишем ответ о сходстве зародышей.
Сходство зародышей всех позвоночных на ранних стадиях развития свидетельствует о единстве происхождения живых организмов и является доказательством эволюции.
2. Обозначим время появления признаков.
На поздних стадиях развития зародыша.
3. Напишем ответ о далеких предках зверей.
На основании сходства их зародышей на ранних стадиях. Начальные стадии развития зародышей млекопитающих сходны с зародышами рыб, на следующей стадии зародыш напоминает зародыш тритона. Следовательно, в ряду предков млекопитающих были земноводные и рыбы.
Сравнительно-анатомические доказательства
1. Напишем ответ о едином плане строения.
Общий план строения организмов позвоночных животных свидетельствует об их близком родстве и позволяет утверждать, что современные хордовые берут начало от примитивных предковых организмов, существовавших в далеком прошлом.
2. Закончим утверждения.
Органы, сходные по общему плану строения, но имеющие различную форму, величину и по-разному приспособленные к выполнению разнообразных функций, называются гомологичными.
Например, передние конечности позвоночных животных.
Органы, утратившие свою функцию в результате длительного неприменения, называются рудиментарными.
Например, крылышко у киви, задние конечности питона, тазовые кости кита.
Атавизм – это появление у данной особи признаков, свойственных отдаленным предкам, но отсутствующих у ближайших.
Например, трехпалость у современных лошадей, дополнительные пары молочных желез, наличие волосяного покрова на всем теле.
3. Опишем изменение связи между организмами.
По ходу эволюции связь между материнским организмом и потомством становилась ближе. У яйцекладущих – откладывание яиц и забота о них, но детеныш развивается вне материнского организма. У сумчатых детеныш окончательно развивается в специальной «сумке». Плацентарные вынашивают потомство внутри материнского организма, детеныш развивается в матке. То есть, связь матери с «детским» организмом» становилась более прочной, это обеспечило большую выживаемость потомков.