Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.3: Докази еволюції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5859

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Кінь - це кінь, звичайно,

    Цей малюнок був створений в 1848 році, але цілком ймовірно, що ви впізнаєте тварину, яку він зображує, як коня. Хоча коні не так сильно змінилися з моменту створення цього малюнка, вони мають довгу еволюційну історію, протягом якої вони значно змінилися. Звідки ми знаємо? Відповідь криється в викопному записі.

    кінь
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Кінь

    Докази з скам'янілостей

    Еволюція коня
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Еволюція Коня. Запис викопних копалин показує, як розвивалися коні. Лінія, яка призвела до сучасних коней (Equus) з часом зростала вище (від 0.4 м Hyracotherium в ранньому еоцені до 1.6 м Equus). Ця лінія також розвинула довші молярні зуби та дегенерацію зовнішніх фаланг на стопах.

    Скам'янілості - це вікно в минуле. Вони дають чіткі докази того, що відбулася еволюція. Вчених, які знаходять і вивчають скам'янілості, називають палеонтологами. Як вони використовують скам'янілості, щоб зрозуміти минуле? Розглянемо приклад коня, окреслений на малюнку\(\PageIndex{2}\). Скам'янілості, що охоплюють період понад 50 мільйонів років, показують, як еволюціонував кінь.

    Найдавніші скам'янілості коней показують, якими були найдавніші коні. Вони були лише 0,4 м заввишки, або розміром приблизно з лисицю, і у них було чотири довгих пальця. Інші дані свідчать, що вони жили в лісистих болотистих місцевостях, де, ймовірно, їли м'яке листя. Згодом клімат став більш сухим, і луки повільно витіснили болота. Пізніше скам'янілості показують, що змінилися і коні.

    • Вони стали вищими, що допомогло б їм бачити хижаків, поки вони харчувалися високими травами. В кінцевому підсумку вони досягли висоти близько 1,6 м.
    • Вони еволюціонували один великий палець, який з часом став копитом. Це допомогло б їм швидко бігати і втекти хижаків.
    • Їх моляри (задні зуби) стали довшими і покрилися твердим цементом. Це дозволило б їм подрібнювати жорсткі трави та насіння трави, не зношуючи зубів.

    Докази живих видів

    Вчені можуть багато чого дізнатися про еволюцію, вивчаючи живі види. Вони можуть порівняти анатомію, ембріони та ДНК сучасних організмів, щоб допомогти зрозуміти, як вони еволюціонували.

    Порівняльна анатомія

    Аналогічні та гомологічні структури
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Ссавці (такі як коти та кити) мають гомологічні структури кінцівок - з іншим загальним виглядом, але однаковими кістками. Комахи (такі як богомол і водний човник) також мають гомологічні кінцівки. Котячі лапки і лапки богомола є аналогічними - виглядають схожими, але з різних еволюційних родовищ.

    Порівняльна анатомія - це вивчення подібностей і відмінностей в структурах різних видів. Подібні частини тіла можуть бути гомологічними структурами або аналогічними структурами. Обидва дають докази еволюції.

    Гомологічні структури - це структури, схожі в споріднених організмах, оскільки вони були успадковані від загального предка. Ці структури можуть мати або не мати однакову функцію у нащадків. \(\PageIndex{3}\)На малюнку показані верхні придатки декількох різних ссавців. Всі вони мають однаковий базовий малюнок кісток, хоча зараз вони мають різні функції. Всі ці ссавці успадкували цей основний кістковий візерунок від загального предка.

    Аналогічними структурами є структури, схожі в неспоріднених організмах. Структури схожі, тому що вони еволюціонували для виконання тієї ж роботи, а не тому, що вони були успадковані від спільного предка. Наприклад, крила кажанів і птахів, показані на наступному малюнку, зовні схожі і виконують однакову функцію. Однак крила розвивалися незалежно в двох групах тварин. Це очевидно, якщо порівнювати візерунок кісток всередині крил.

    Порівняльна ембріологія

    Порівняльна ембріологія - це вивчення подібностей і відмінностей ембріонів різних видів. Подібність ембріонів, ймовірно, є свідченням загального походження. Всі ембріони хребетних, наприклад, мають зяброві щілини і хвости. Всі ембріони на малюнку\(\PageIndex{4}\), крім риб, втрачають свої зяброві щілини до дорослого життя, а деякі з них також втрачають хвіст. У людини хвіст зведений до хвостової кістки. Таким чином, подібність організмів поділяють як ембріони можуть більше не бути присутніми у дорослому віці. Ось чому цінно порівнювати організми в ембріональній стадії.

    Порівняння ембріона риби, саламандри, черепахи, пташеня, свиня, теля, кролика та людини
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Ембріони різних хребетних виглядають набагато більш схожими, ніж тварини на більш пізніх етапах життя. Ряди I, II та III ілюструють розвиток ембріонів риб зліва, саламандри, черепахи, пташеня, свиней, теляти, кролика та людини на крайньому правому куті, від ранніх до останніх етапів.

    вестигіальні споруди

    Такі структури, як хвостова кістка людини, називаються вестигіальними структурами. Еволюція зменшила їх розмір, оскільки конструкції більше не використовуються. Людський апендикс - ще один приклад вестигіального будови. Це крихітний залишок колись більшого органу. У далекого предка вона була потрібна для перетравлення їжі, але вона сьогодні не служить ніякої мети в організмі людини. Як ви думаєте, чому конструкції, які більше не використовуються, стискаються за розміром? Чому повнорозмірна, невикористана структура може зменшити фізичну форму організму?

    Порівняння ДНК

    Дарвін міг порівнювати тільки анатомію і ембріони живих істот. Сьогодні вчені можуть порівняти їх ДНК. Подібні послідовності ДНК є найсильнішим доказом еволюції від спільного предка. Подивіться на схему на малюнку\(\PageIndex{5}\). Діаграма являє собою кладограму, діаграму розгалуження, що показує споріднених організмів. Кожна гілка являє собою появу нових ознак, які відокремлюють одну групу організмів від інших. Кладограма на малюнку показує, як люди та мавпи пов'язані на основі їх послідовностей ДНК.

    Філогенетичне дерево великих мавп
    Малюнок\(\PageIndex{1}\)\(\PageIndex{5}\): Малюнок: Кладограма людей і мавп. Ця кладограма заснована на порівняннях ДНК. Він показує, як люди пов'язані з мавпами за походженням від спільних предків. Люди найбільш тісно пов'язані з шимпанзе і Бонобо (наш спільний предок існував зовсім недавно). Ми менш тісно пов'язані з горилами, а тим більше тісно пов'язані з орангутангом.

    Докази з біогеографії

    Біогеографія - це вивчення того, як і чому організми живуть там, де вони живуть. Це дає більше доказів еволюції. Розглянемо сімейство верблюжих як приклад.

    Біогеографія верблюдів: приклад

    Сьогодні сімейство верблюжих включає в себе різні види верблюдів (рис.\(\PageIndex{6}\)). Всі сьогоднішні верблюди походять від одних і тих же предків верблюда. Ці предки жили в Північній Америці близько мільйона років тому.

    Ранні північноамериканські верблюди перекочували в інші місця. Деякі відправилися в Східну Азію через наземний міст під час останнього льодовикового періоду. Деякі з них пройшли весь шлях до Африки. Інші відправилися в Південну Америку, переправивши Панамський перешийок. Як тільки верблюди досягли цих різних місць, вони еволюціонували самостійно. Вони розвивали пристосування, які підходили їм для конкретного середовища, де вони жили. Завдяки природному відбору нащадки оригінальних предків верблюда еволюціонували різноманітність, яку вони мають сьогодні.

    Верблюд міграції і сучасна варіація
    Малюнок\(\PageIndex{6}\). Верблюжі міграції та сучасні варіації. Члени сімейства верблюжих зараз живуть в різних куточках світу. Верблюди-дромедери зустрічаються в Африці, бактрійські верблюди - в Азії, а лами - в Південній Америці. Вони відрізняються один від одного рядом рис. Однак вони поділяють основні подібності. Це тому, що всі вони еволюціонували від спільного предка. Які відмінності та подібності ви бачите?

    Біогеографія острова

    Біогеографія островів дає одні з найкращих доказів еволюції. Розглянемо птахів, званих в'юрками, яких Дарвін вивчав на Галапагоських островах (рис.\(\PageIndex{7}\))). Всі в'юрків, ймовірно, зійшли від однієї птиці, яка прибула на острови з Південної Америки. Поки не прибула перша птиця, на островах ніколи не було птахів. Першим птахом був пожирач насіння. Він перетворився на багато видів в'юрків, кожен з яких пристосований для різного типу їжі. Це приклад адаптивного випромінювання. Це процес, за допомогою якого один вид еволюціонує у багато нових видів, щоб заповнити наявні екологічні ніші.

    Галапагоські в'юрки відрізняються розміром і формою дзьоба.
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Галапагоські в'юрки відрізняються розміром і формою дзьоба, залежно від типу їжі, яку вони їдять. Ті, хто їсть бруньки і плоди, мають найбільші дзьоб. Комахи і пожирачі гриба мають більш вузькі дзьоби
    Очевидці еволюції

    У 1970-х роках біологи Пітер і Розмарі Грант вирушили на Галапагоські острови для повторного вивчення в'юрків Дарвіна. Вони витратили на проект більше 30 років, але їх зусилля окупилися. Вони змогли спостерігати еволюцію шляхом природного відбору, що відбувається насправді.

    Поки Гранти були на Галапагоських островах, сталася посуха, тому для в'юрків було доступно менше насіння. Птахи з меншими дзьобами могли розкритися і харчуватися тільки меншими насінням. Птахи з більшими дзьобами могли розкритися і з'їсти насіння всіх розмірів. В результаті багато дрібнодзьобових птахів загинули в посуху, тоді як птахи з більшими дзьобами вижили і розмножувалися. Як показано на малюнку\(\PageIndex{8}\), протягом 2 років середній розмір дзьоба у популяції в'юрків збільшився. Іншими словами, відбулася еволюція шляхом природного відбору.

    Еволюція розміру дзьоба у Галапагоських Фінче
    Малюнок\(\PageIndex{8}\). Еволюція розміру дзьоба у галапагоських в'юрків. На лівому графіку показані розміри дзьоба всієї популяції в'юрків, вивченого Грантами в 1976 році. На правому графіку показані розміри дзьоба тих, хто вижив в 1978 році. Всього за 2 роки середній розмір дзьоба збільшився приблизно з 9 мм до трохи вище 10 мм.

    Рецензія

    1. Як палеонтологи дізнаються про еволюцію?
    2. Опишіть, що скам'янілості розкривають про еволюцію коня.
    3. Що таке рустигіальні структури? Наведемо приклад.
    4. Визначте біогеографію.
    5. Опишіть приклад біогеографії острова, що дає докази еволюції.
    6. Люди та мавпи мають п'ять пальців, які вони можуть використовувати, щоб схопити предмети. Це аналогічні або гомологічні структури? Поясніть.
    7. Порівняйте і контрастуйте гомологічні і аналогічні структури. Що вони розкривають про еволюцію?
    8. Чому порівняльна ембріологія показує схожість між організмами, які, здається, не схожі на дорослих?
    9. Що показує кладограма?
    10. Поясніть, наскільки ДНК корисна при вивченні еволюції.
    11. Крило кажана більше схоже за анатомічною будовою на котячу передню кінцівку, ніж на пташине крило. Дайте відповідь на наступні питання щодо цих споруд.
      1. Які пари є гомологічними структурами?
      2. Які пари є аналогічними структурами?
      3. Виходячи з цього, як ви думаєте, летюча миша більш тісно пов'язана з кішкою або з птахом? Поясніть свою відповідь.
      4. Якщо ви хотіли перевірити відповідь, яку ви дали на частину c, який інший тип доказів ви могли б отримати, які можуть допомогти відповісти на питання?
    12. Правда чи брехня. Скам'янілості - єдиний вид доказів, який підтримує теорію еволюції.
    13. Правда чи брехня. Адаптивне випромінювання - це тип еволюції, який виробляє нові види.

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?16769#Explore_More

    Галапагоські в'юрки залишаються одним з найбільших прикладів адаптивного випромінювання у нашому світі. Подивіться, як ці еволюційні біологи деталізують свій 40-річний проект, щоб задокументувати еволюцію цих відомих в'юрків:

    Атрибуції

    1. Шеваль де Донгола Ф. Джозеф Кардіні, випущений у суспільне надбання через Wikimedia Commons
    2. Еволюція коня за ліцензією Макі Джеррі CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
    3. Аналогічні та гомологічні структури Ванессаблакгрема, CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
    4. Малюнки Геккеля римлян, Джей, випущені у суспільне надбання через Вікісховище
    5. Великі мавпи від Merrilydancingape, CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
    6. Карта Фонду CK-12 ліцензованої CC BY-NC 3.0
    7. Дзьоби Фінча Крістофера Ауюна на Фонд CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0
    8. Еволюція дзьобів в'юрків за допомогою Lumen Learning, CC BY-SA 3.0
    9. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0