Доказательства эволюции живой природы

Научные исследования, проведенные во второй половине XIX и в XX веке, позволили получить чрезвычайно убедительные и разнообразные факты, доказывающие эволюцию органического мира и объясняющие движущие силы этого процесса.

Доказательства эволюции органического мира дают нам достижения многих биологических наук: сравнительной анатомии и эмбриологии, палеонтологии, биогеографии, систематики и генетики.

Сравнительная анатомия изучает общность и различия в строении организмов. Одним из первых веских доказательств единства органического мира было открытие клеточного строения животных и растений и создание клеточной теории.

Доказательством единства происхождения всех позвоночных служит единый план их строения: двусторонняя симметрия, наличие вторичной полости тела, осевого скелета, головного и спинного мозга, двух пар конечностей и основных систем органов (кровеносной, дыхательной, пищеварительной, выделительной и др.).

Доказательством единства происхождения и эволюции органического мира является наличие гомологичных признаков, рудиментов и атавизмов.

Так, передние конечности позвоночных, несмотря на различный внешний вид и выполняемые функции, имеют единый план строения (скелет состоит из плеча, предплечья, образованного локтевой и лучевой костями, костей запястья, и фаланг пальцев), развиваются у зародышей из сходных зачатков и одинаково расположены на теле животных. Такие органы, сходные по общему плану строения и происхождению, но выполняющие разные функции, называются гомологичными. Гомологичными являются передние конечности крота и лягушки, крылья птиц, ласты тюленей, нога лошади и рука человека.

Рудиментами называют органы, утратившие в процессе эволюции свое первоначальное значение и находящиеся в стадии обратного развития (исчезновения). Так, у человека насчитывается около 100 рудиментарных образований: третье веко, зубы мудрости, копчик, червеобразный отросток (аппендикс), мышцы, двигающие ушную раковину, и др. Наличие рудиментов можно объяснить только тем, что у предков эти органы функционировали и были хорошо развиты, но в процессе эволюции утратили свое значение.

Атавизмы – это появляющиеся у организмов признаки, свойственные их далеким предкам (например, появление у человека хвоста, сплошного густого волосяного покрова и др.). В отличие от рудиментов, они представляют собой отклонение от нормы.

Эмбриология – наука, изучающая зародышевое развитие организмов. Данные сравнительной эмбриологии указывают на сходство зародышевого развития всех позвоночных. Зародыши животных, относящихся к различным классам позвоночных, характеризуются похожими контурами тела, наличием хвоста, жаберных щелей, зачатков конечностей и т.д. Сходство особенно проявляется на ранних этапах эмбрионального развития. Позднее последовательно происходит проявление признаков, характерных для класса, отряда, рода и, наконец, вида, к которому он принадлежит.

Основываясь на приведенных выше фактах, немецкие ученые Ф. Мюллер (1864) и Э. Геккель (1866) независимо друг от друга сформулировали биогенетический закон, согласно которому зародыш в процессе индивидуального развития (онтогенеза) кратко повторяет историю развития вида (филогенез). Позднее А. О. Ковалевский (1840–1901), А. Н. Северцов (1866–1936) и И.И. Шмальгаузен (1884–1963) установили, что в индивидуальном развитии повторяется строение не взрослых стадий предков, а эмбриональных. Например, у зародышей млекопитающих и рыб закладываются жаберные дуги, на основе которых у рыб развиваются жабры, а у млекопитающих – хрящи гортани и трахеи.

Палеонтология изучает ископаемые остатки организмов. Палеонтологические находки позволяют восстановить внешний облик вымерших животных, их строение, сходства и различия с современными животными. Это дает возможность проследить развитие органического мира во времени. Например, в самых древних геологических пластах обнаружены остатки лишь представителей беспозвоночных, в более поздних – хордовых животных, а в молодых отложениях – животных, сходных с современными. Палеонтологические находки подтверждают наличие преемственных связей между различными систематическими группами.

К палеонтологическим доказательствам биологической эволюции относятся работы русского ученого В.О. Ковалевского, исследовавшего историю развития лошади и обнаружившего последовательные (филогенетические) ряды ископаемых животных – предков лошади, на которых прослеживается их эволюция (постепенное уменьшение числа пальцев, изменение размеров тела, изменение формы черепа и строения зубов).

Биогеография изучает закономерности распределения растительного и животного мира на Земле. Установлено, что чем меньше связь между континентами и древнее изоляция отдельных частей планеты, тем сильнее различия организмов, населяющих эти территории. Так, животный мир Австралии весьма своеобразен, - здесь отсутствуют многие группы животных, зато сохранились такие, которых нет в других районах Земли, например яйцекладущие (утконос, ехидна) и сумчатые (кенгуру, сумчатый волк и др.) млекопитающие. В то же время животный мир некоторых островов сходен с материковым (например, Британские острова и Сахалин), что говорит об их недавней изоляции от континента. Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка по зонам отражают процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

Современная систематика объединяет всех животных и растения в систематические группы (роды, семейства и т. д.) исходя не только из сходства строения, но и из общности их происхождения (родства). Для построения системы той или иной группы ученые используют совокупность признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым останкам, исследуют анатомическое строение современных видов, особенности размножения, сравнивают эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологических процессов, современное и прошлое распределение на Земле. Систематика отражает естественную историческую систему родственных связей живых организмов в природе.

Данные современной генетики вскрывают материальные основы преемственности между поколениями. Изучение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК и аминокислот в молекулах белков дает представление об эволюционных процессах на молекулярном уровне.

Биохимическая эволюция

Представление о биохимической эволюции как длительном переходе от "неживого" к "живому" лежит в основе общепринятой в настоящее время концепции происхождения жизни на Земле, впервые предложенной в 20-х гг. XX в. русским биохимиком А.И. Опариным (1894–1980). Однако наряду с этой концепцией существуют и существовали иные представления о возникновении жизни.