Семейная психология 

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции. Аналогичные, гомологичные органы, рудименты и атавизмы

«Внутренние органы человека» - Что показалось особенно интересным? Всю жизнь ходят в обгонку, А обогнать друг друга не могут. Все дети разные и все к матери привязаны. Ум да здоровье дороже всего. Б) мозг. Часы. Что вы узнали нового? В) печень. Головной мозг. А) легкие. Сердце. Горшочек умён. У одной матери пять детей. А) желудок.

«Органы выделения» - 4 - почка. 4. Органы выделения рыб. Органы выделения животных: Насекомые. Выделение – один из важнейших процессов жизнедеятельности. Органы выделения человека. 4 – почка (2), 18 – мочеточник (2), 8 – мочевой пузырь, мочеиспускательный канал. Органы выделения. 1. Мальпигиевы сосуды- система трубочек, открывающаяся в кишечник.

«Ткани и органы» - I группа. Мускулатура. Ткани образуют органы: желудок, сердце, почки и т. д. Мочевыделительная. Легкие. Желудок. А ещё сможете определить группу своей крови… Скелет. II группа. Лимфатическая. «Расширенное изучение анатомии человека». Результатом курса может быть защита реферата, проекта, участие в НОУ.

«Муниципальные органы управления» - Контрольный орган МО. Выборные должности Категория А. Муниципальные должности. Младшая должность Специалист 1-й категории Специалист 2-й категории Специалист. Представительный орган муниципального образования. Структурные подразделения местной администрации. Муниципальное право. Состав местной администрации МО.

«Системы органов человека» - У человека длина 10-13 см, диаметр 15-18 мм. Сердце. У человека пищевод - мышечная трубка длиной ок. 25 см. Мышцы кисти человека. Мышцы стопы человека. Во взаимодействии с нервной системой эндокринные железы регулируют все функции организма. Просвет артерии меняется в результате сокращения или расслабления мышечной оболочки.

«Кулачковый механизм» - Механический орган Бруггера. Видео из Политехнического музея. Куратор коллекции музыкальных автоматов Политехнического музея. Кулачковые механизмы. Механический орган Павла Бруггера (Москва, 1880). Основные тоны закрытых труб на октаву ниже открытых. Ручной привод машины. Язычковые трубы. Нурок с програмным кулачковым валом механического органа Бруггера.

Гомологичными органами являются сопоставимые элементы биологических объектов. При их сравнении выявляются части, которые признаются подобными. Рассмотрим далее, какими могут быть гомологичные органы. Примеры таких элементов также будут приведены в статье.

Терминология

Понятие "гомология" изначально стало применяться в сравнительной анатомии. В эту отрасль биологии определение ввели в середине 19-го столетия. В эволюционной биологии этот термин трактуется как сходство, которое обусловлено происхождением от общих предков. В определенном смысле противоположное значение имеет понятие аналогии. Оно применяется тогда, когда два схожих элемента появились не от одного предшественника. Понятие "гомология" используется также в родственном, но немного ином значении, в трудах Вавилова и ряда более поздних исследователей о законе сходных категорий в наследственной изменчивости.

Сравнительная анатомия

Гомологичные органы изучались Р. Оуэном. Именно он ввел термин в науку в 1840 гг. Ученый не ставил задачу решить филогенетические проблемы, а предложил различать:

  • Аналогичные - часть или структуру одного существа, исполняющую ту же функцию, что и иной элемент.
  • Гомологичные органы животных разных видов при всех вариациях функции и формы.

К первым можно отнести крылья птиц, насекомых, верхние или нижние конечности человека. Эти элементы относятся к одному существу и исполняют одинаковые функции. То есть, они не выступают как гомологичные органы. Примеры вторых - крыло птицы и рука человека. Эти элементы выступают как части разных существ, но имеют определенное сходство.

План строения

Изучая гомологичные органы, Оуэн делал упор на архетип. Сопоставляя скелеты, исследователь реконструировал планы строения конкретного позвоночного и представителей рептилий, птиц, рыб, млекопитающих. Скелеты определенных организмов он рассматривал как воплощения данных архетипов. По пути Оуэна пошел Т. Хаксли. Он реконструировал план строения представителей моллюсков. Таким образом, во второй половине 19-го столетия поиск архетипов различных групп существ и растений стал выступать в качестве одной из ключевых задач сравнительной анатомии. С развитием эволюционного учения Дарвина рассматриваемые понятия были переинтерпретированы. Так, гомологичные органы стали считаться элементами, унаследованными от одного предка. При этом архетип рассматривался как гипотетический общий предшественник той группы, для которой он был реконструирован.

Выработка принципов

Необходимо отметить, что попытки формализовать процесс сравнения существ и разработать определенные закономерности предпринимались до трудов Оуэна. В частности, Э. Ж. Сент-Илер в "Анатомической философии" развивает теорию аналогов. В этом труде он формулирует закон коннексий. Основываясь на учении Аристотеля, автор пытается придать понятию "аналогия" большую строгость. Он стремится найти параметры сравнения и критерии, предлагая именовать этим термином органы, занимающие схожее положение относительно других структур у сравниваемых существ. На базе данной теории, он, по сути, начал исследование проблемы одним из первых. В своих размышлениях, однако, Сент-Илер достаточно часто увлекался. Так, к примеру, он говорил, что в основу организации позвоночных и членистоногих положен общий план, только у последних органы расположены внутри, а не снаружи от позвоночника. Его последователи также развивали концепцию о единстве архетипа всех существ. Это впоследствии стало одной из причин знаменитой дискуссии Сент-Илера и Ж. Кювье.

Работы Гете

Этот выдающийся человек был не только поэтом, но и естествоиспытателем. За счет сравнительных исследований черепа позвоночных Гете выявил в аналогичной части скелета человека элементы, которые соответствуют межчелюстной кости. До этого момента ее отсутствие считалось одним из важнейших отличий человека и животного. Позвоночная концепция черепа стала второй ключевой темой исследования на ранних этапах становления гомологии. В соответствии с этой теорией череп выступает как результат слияния нескольких позвонков. Спустя время эта концепция была отброшена. Но в течение всего времени своего существования эта теория имела существенное значение.

Критерии по Ремане

Эти признаки считаются сегодня классическими. Адольф Ремане сформулировал свои критерии в середине 20-го столетия. Согласно им:

  1. Гомологичные органы растений или существ занимают сходную позицию относительно прочих элементов. Так, при существующих различиях черепов человека и кита кости, которые их составляют, находятся относительно друг друга похожим образом.
  2. Гомологичные органы имеют сходное тонкое строение. В частности, при удалении глаза на его месте образуется жировая ткань. Однако она не гомологична присутствовавшему ранее на этом участке органу. Обуславливается это различием строения.
  3. Если две формы не имеют сходства друг с другом, но связаны непрерывной последовательностью "переходных звеньев", то их можно признать гомологичными.

Прочие критерии

  1. Критерий состава. Гомологичные органы состоят из похожих или расположенных сходным образом по отношению друг к другу частей. По своей сути, тот признак совпадает со вторым критерием А. Ремане.
  2. Признак развития. Гомологичные органы должны формироваться из одинаковых эмбрионов.
  3. Генетический признак. Гомологичными будут считаться структуры, которые развиваются на основе одной генетической программы, которая наследуется от общих предшественников.

Олигомеризация (принцип Догеля)

Она представляет собой уменьшение числа гомологичных органов и гомодинамных структур до определенного количества. Этот процесс связан с интенсификацией функций. Принцип Догеля проявляется в эволюции основных филогенетических структур многоклеточных животных. При этом процесс сопровождается прогрессивной функциональной и морфологической дифференцировкой.

Множественная закладка по Догелю

Этот принцип заключается в том, что возникновение новых органов происходит, как правило, в большом количестве (к примеру, при замене сидячего образа жизни подвижным, водного - наземным). При этом появившиеся структуры отличаются слабым развитием и однородностью, располагаются зачастую беспорядочно. По ходу дифференциации они начинают приобретать конкретную локализацию, постепенно уменьшаясь количественно до постоянного числа для определенной таксономии. Выявление того, сохранили ли их структуры множественный характер или подвергались олигомеризации, дает возможность оценить степень древности их появления. По сочетанию разновозрастных органов можно в некоторых случаях судить о филогении.

В ходе эволюции органы животных и растений видоизменяются. Организмы приспосабливаются к условиям окружающей среды. Если два или несколько видов организмов обитают в сходной среде, то у таких видов могут возникнуть органы, сходные как по внешнему виду, так и по внутреннему строению. Такие структуры называются аналогичными органами.

Отличия от гомологичных образований

Гомологичные органы имеют общее происхождение. Какие органы называются аналогичными? Аналогичные структуры, напротив, происходят из совершенно разных частей организмов животных или растений. То есть, их зародышевые источники различны. Однако такие органы - результат приспособления к сходным условиям среды. Это отличает аналогичные органы от гомологичных, которые являются результатом приспособления к различным условиям. Внешне они иногда сильно отличаются у видов организмов.

Функции аналогичных органов всегда одинаковы. Виды, которые имеют такие сходные по функционированию органы, всегда не родственны друг другу.

Типы органов, сходных по внешнему виду и функционированию

Аналогичные органы у животных и растений ученые делят на два типа:

  1. Конвергентные.
  2. Конфлюэнтные.

Конвергентные органы менее похожи друг на друга, чем конфлюэнтные. Они не имеют сходства узкоспециальных черт. Конфлюэнцию можно обнаружить, только тщательно исследовав происхождение животных. Если происхождение различно, а органы имеют сходство на гистологическом уровне, то такие образования являются конфлюэнтными.

Пример конфлюэнтного сходства

Трахеи насекомых и трахеи паукообразных - эти образования одинаковы на тканевом уровне. Так сформировал структуры, служащие для дыхания, эволюционный процесс.

Пример конвергенции в эволюции

Крылья птиц и крылья бабочек. Такие образования различны на уровне тканей. Однако эти аналогичные органы имеют одинаковую функцию: служат для обеспечения возможности полета. Именно поэтому они выглядят несколько сходно: широкая и плоская поверхность необходима для удержания тела в воздушном пространстве.

Другие примеры аналогичных органов

Примеры в царстве растений


Таким образом, аналогичные органы - это структуры организмов, сходные внешне и по внутреннему строению, а также выполняющие одинаковые функции. Однако такие структуры не происходят от общего первоначального образования.

Органы, имеющие сходное строение и общее происхождение, независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными . Например, у представителей позвоноч-ных животных , обитающих на суше, в воздухе и в воде, передние конечности выполняют функции хождения, копательную, летательную, плава-тельную. Однако у всех они состоят из плеча, предплечья, образо-ванного локтевой и лучевой костями, костями запястья (рис. 45). Гомологичные органы встречаются также и у растений .

Примеры

Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, шипы барбариса и кактуса. Это видоиз-менённые листья. У животных наиболее яркий пример — передние конечности позвоночных животных.

Аналогичными называют такие органы, которые выполняют одинаковые функции, но имеют различное происхождение. Колючки кактуса образовались в результате видоизменения листьев, шипы боярышника — стебля, а шипы розы и малины — вследствие изме-нения ростков эпидермиса (рис. 46). Примерами аналогичных орга-нов являются также глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных. Глаза у головоногих моллюсков развиваются путём удлинения эктодермального слоя, а у позвоночных — из бокового ростка головного мозга.

Конвергенция

В отдельных случаях эволюционный процесс совершается в результате приспособления организмов, относящихся к различным систематическим группам, к одинаковым условиям обитания в течение миллионов лет . Такой процесс называется конвергенцией (от лат. convergere — приближаться) — схожестью признаков организмов, имеющих различное происхождение, в результате естест-венного отбора и одинаковых условий.

В качестве примера конвергенции можно привести сходство строения тела, органов движения акулы (рыбы), ихтиозавра (пресмыкающиеся , жившие в мезозойской эре и затем вымершие), дельфина (млекопитающие). Сходство внешнего вида представителей подкласса сумчатых и плацентарных из класса млекопитающих — сумчатого крота и крота обыкновенного — также является результатом конвергенции (рис. 47).

Примеры

Примерами аналогичных органов у растений могут служить иглы барбариса, иглы боя-рышника, шипы белой акации (боковые листья), шипы мали-ны (ростки кожицы); у животных — крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела), крылья орла, летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед-ней конечности).

Органы, утратившие в течение эволюционного процесса своё первоначальное значение и находящиеся на стадии исчезновения, называются рудиментарными . У древних предков эти органы были нормально развиты и выполняли определённые функции. Затем, в ходе эволюционного процесса, они потеряли своё биологическое значение и сохранились в виде остаточных органов. Материал с сайта

Примеры

Рудиментарные органы встречаются как у животных, так и у растений. Так, чешуйки у корневища ландышей, пырея, папоротника и комнатного растения аспидистры являются рудиментарными листьями. Вторые и третьи пальцы конечностей лошади, крестцовая кость и кости конечности кита, маленькая пара крыльев у мухи также являются рудиментарными органами. Рудиментарные органы у растений, животных и человека являются важным доказательством эволюции .

Явления атавизма также подтверждают историческое развитие органического мира. Под атавизмом понимают повторение у отдельных особей в онтогенезе признаков, характерных для их далёких предков.

Примеры

Примером атавизма являются случаи рождения зеброобразных жеребят, наличие нечётких полос на спине пегой лошади. Это свидетельствует о том, что дикие предки домашней лошади имели полосатый шерстяной покров. Иногда у коров бывает три пары сосков на вымени . Это указывает на то, что коровы произошли от диких предков, имевших четыре пары сосков.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 45. Гомологичные органы (передние конечности позвоночных животных): саламандра, черепаха, крот, лошадь, летучая мышь, птица
  • Рис. 46. Аналогичные органы: 1- иглы барбариса; 2 - иглы боя­рышника; 3 - шипы белой акации (боковые листья); 4 - шипы мали­ны (ростки кожицы); 5 - крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела); 6 - крылья орла; 7 - летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед­ней конечности)

  • Рудименты - органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, у кита - кости таза. У человека:

    • волосы на теле,
    • третье веко,
    • копчик,
    • мышца, двигающая ушную раковину,
    • аппендикс и слепая кишка,
    • зубы мудрости.

    Атавизмы - органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека - волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы - это уродства, а рудименты есть у всех.


    Гомологичные органы - внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции . (Дивергенция - процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.


    Аналогичные органы - внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции . Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.


    Конвергенция - процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:

    • водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
    • быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус).

    1. Установите соответствие между примером эволюционного процесса и способами, которыми он достигается: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
    А) передние конечности кошки и верхние конечности шимпанзе
    Б) крыло птицы и ласты тюленя
    В) щупальце осьминога и рука человека
    Г) крыло пингвина и плавники акулы
    Д) разные типы ротовых аппаратов у насекомых
    Е) крыло бабочки и крыло летучей мыши

    Ответ


    2. Установите соответствие между примером и процессом макроэволюции, которую он иллюстрирует: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) наличие крыльев у птиц и бабочек
    Б) окраска шерсти у серой и черной крыс
    В) жаберное дыхание у рыб и раков
    Г) разная форма клювов у большой и хохлатой синиц
    Д) наличие роющих конечностей у крота и медведки
    Е) обтекаемая форма тела у рыб и дельфинов

    Ответ


    3. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) конечности пчелы и кузнечика
    Б) ласты дельфина и крылья-ласты пингвина
    В) крылья птицы и бабочки
    Г) передние конечности крота и насекомого медведки
    Д) конечности зайца и кошки
    Е) глаза кальмара и собаки

    Ответ


    4. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) конечности крота и зайца
    Б) крылья бабочки и птицы
    В) крылья орла и пингвина
    Г) ногти человека и когти тигра
    Д) жабры краба и рыбы

    Ответ


    Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие небольшого числа пальцев в конечности лошади и страуса служит примером
    1) конвергенции
    2) морфофизиологического прогресса
    3) географической изоляции
    4) экологической изоляции

    Ответ


    Выберите один, наиболее правильный вариант. Пример рудиментарного органа у человека –
    1) слепая кишка
    2) многососковость
    3) жаберные щели у эмбриона
    4) волосяной покров головы

    Ответ


    Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К рудиментам относят
    1) ушные мышцы человека
    2) пояс задних конечностей кита
    3) слаборазвитый волосяной покров на теле человека
    4) жабры у эмбрионов наземных позвоночных
    5) многососковость у человека
    6) удлиненные клыки у хищников

    Ответ


    Выберите один, наиболее правильный вариант. В результате какого эволюционного процесса водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) приобрели сходную форму тела
    1) дивергенции
    2) конвергенции
    3) ароморфоза
    4) дегенерации

    Ответ


    Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая пара водных позвоночных животных подтверждает возможность эволюции на основе конвергентного сходства?
    1) синий кит и кашалот
    2) голубая акула и дельфин афалина
    3) морской котик и морской лев
    4) европейский осетр и белуга

    Ответ


    Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие различных по строению конечностей у млекопитающих, принадлежащих к разным отрядам, – это пример
    1) ароморфоза
    2) идиоадаптации
    3) регенерации
    4) конвергенции

    Ответ


    Рассмотрите рисунок с изображением крыльев у разных животных и определите: (А) как эволюционисты называют эти органы, (Б) к какой группе эволюционных доказательств относят эти органы и (В) в результате какого механизма эволюции они образовались.
    1) гомологичные
    2) эмбриологические
    3) конвергенция
    4) дивергенция
    5) сравнительно-анатомические
    6) аналогичные
    7) движущая
    8) палеонтологические

    Ответ


    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


    Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой признак у человека считают атавизмом?
    1) хватательный рефлекс
    2) наличие аппендикса в кишечнике
    3) обильный волосяной покров
    4) шестипалая конечность

    Ответ


    1. Установите соответствие между примером и типом органов: 1) Гомологичные органы 2) Аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
    А) Предплечье лягушки и курицы
    Б) Ноги мыши и крылья летучей мыши
    В) Крылья воробья и крылья саранчи
    Г) Плавники кита и плавники рака
    Д) Роющие конечности крота и медведки
    Е) Волосы человека и шерсть собаки

    Ответ


    2. Установите соответствие между формами приспособленности организмов к среде обитания и органами, которые у них сформировались: 1) гомологичные, 2) аналогичные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) обтекаемая форма головы акулы и дельфина
    Б) крыло совы и крыло летучей мыши
    В) конечность лошади и конечность крота
    Г) глаз человека и глаз осьминога
    Д) плавники карпа и ласты морского котика

    Ответ


    Установите соответствие между характеристиками органов и сравнительно-анатомическими доказательствами эволюции: 1) гомологичные органы, 2) аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) отсутствие генетического родства
    Б) выполнение различных функций
    В) единый план строения пятипалых конечностей
    Г) развитие из одинаковых эмбриональных зачатков
    Д) формирование в сходных условиях

    Ответ


    1. Установите соответствие между примером и признаком: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) зубы мудрости
    Б) многососковость
    В) мышцы, двигающие ушную раковину
    Г) хвост
    Д) сильно развитые клыки

    Ответ


    2. Установите соответствие между эволюционными признаками человека и их примерами: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) мышцы ушной раковины
    Б) хвостовые позвонки
    В) волосяной покров на лице
    Г) наружный хвост
    Д) червеобразный отросток слепой кишки

    Ответ


    3. Установите соответствие между особенностями строения организма человека и сравнительно-анатомическими доказательствами его эволюции: 1) атавизмы, 2) рудименты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) складки мигательной перепонки
    Б) добавочные пары молочных желёз
    В) сплошной волосяной покров на теле
    Г) недоразвитые ушные мышцы
    Д) аппендикс
    Е) хвостовидный придаток

    Ответ


    4. Установите соответствие между структурами организма человека и свидетельствами эволюции: 1) рудимент, 2 атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) ушные мышцы
    Б) аппендикс
    В) копчиковые позвонки
    Г) густой волосяной покров на всем теле
    Д) многососковость
    Е) остаток третьего века

    Ответ



    Рассмотрите рисунок с изображением обитателей вод разных классов позвоночных и определите, (А) какой способ эволюционного процесса иллюстрирует рисунок, (Б) в каких условиях протекает этот процесс и (В) к каким результатам приводит. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
    1) гомологичные органы
    2) конвергенция
    3) происходит у родственных групп организмов, которые живут и развиваются в разнородных условиях среды
    4) рудиментарные органы
    5) происходит в одинаковых условиях существования животных, относящимся к разным систематическим группам, которые приобретают сходные черты строения
    6) аналогичные органы
    7) дивергенция

    Ответ


    Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К терминам эволюционного учения относят
    1) дивергенция
    2) мониторинг
    3) естественный отбор
    4) плазмида
    5) панспермия

    Ответ


    Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых указаны сравнительно-анатомические методы изучения эволюции. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. (1) Аналогичные органы свидетельствуют о сходстве приспособлений к одинаковым условиям среды у разных организмов, возникающих в ходе эволюции. (2) Примером гомологичных органов являются передние конечности кита, крота, лошади. (3) Рудименты закладываются в эмбриогенезе, но полностью не развиваются. (4) Эмбрионы разных позвоночных в пределах типа имеют сходное строение. (5) В настоящее время составлены филогенетические ряды для слонов, носорогов.

    Ответ

    © Д.В.Поздняков, 2009-2019