Elämän syntyä ja sen kehitystä koskevat kysymykset ovat askarruttaneet tiedemiehiä muinaisista ajoista lähtien. Ihmiset ovat aina pyrkineet pääsemään lähemmäksi näitä mysteereitä, tehden näin maailmasta ymmärrettävämmän ja ennustettavamman. Monien vuosisatojen ajan näkemys maailmankaikkeuden ja elämän jumalallisesta alkamisesta hallitsi. Evoluutioteoria on voittanut kunniapaikan pääasiallisena ja todennäköisimpänä versiona kaiken elämän kehityksestä planeetallamme suhteellisen äskettäin. Sen pääsäännöt muotoili Charles Darwin 1800-luvun puolivälissä. Seuraava vuosisata antoi maailmalle paljon löytöjä genetiikan ja biologian alalla, mikä mahdollisti Darwinin opetusten pätevyyden todistamisen, laajentamisen, yhdistämisen uusiin tietoihin. Näin synteettinen evoluutioteoria syntyi. Hän omaksui kaikki kuuluisan tutkijan ideat ja tieteellisen tutkimuksen tulokset eri aloilla genetiikasta ekologiaan.
Yksilöltä luokalle
Biologinen evoluutio on organismien historiallista kehitystä, joka perustuu geneettisen tiedon ainutlaatuisiin toimintaprosesseihintietyt ympäristöolosuhteet.
Kaikkien muutosten alkuvaihe, joka lopulta johtaa uuden lajin syntymiseen, on mikroevoluutio. Tällaiset muutokset kertyvät ajan myötä ja päättyvät elävien olentojen uuden korkeamman organisaatiotason muodostumiseen: suku, perhe, luokka. Ylispesifisten rakenteiden muodostumista kutsutaan yleisesti makroevoluutioksi.
Samanlaiset prosessit
Molemmat tasot ovat periaatteessa samat. Sekä mikro- että makromuutosten liikkeellepaneva voima ovat luonnollinen valinta, eristyneisyys, perinnöllisyys, vaihtelevuus. Olennainen ero näiden kahden prosessin välillä on, että eri lajien välinen risteytys on käytännössä poissuljettu. Tämän seurauksena makroevoluutio perustuu lajien väliseen valintaan. V altava panos mikroevoluutioon on geneettisen tiedon vapaalla vaihdolla saman lajin yksilöiden välillä.
Merkkien lähentyminen ja poikkeavuus
Evoluution päälinjat voivat esiintyä useissa muodoissa. Voimakas monimuotoisuuden lähde elämässä on ominaisuuksien erilaisuus. Se toimii sekä tietyn lajin sisällä että korkeammilla organisaatiotasoilla. Ympäristöolosuhteet ja luonnonvalinta johtavat yhden ryhmän jakautumiseen kahdeksi tai useammaksi, jotka eroavat tietyiltä ominaisuuksiltaan. Lajitasolla ero voi olla palautuva. Tässä tapauksessa tuloksena olevat populaatiot sulautuvat jälleen yhdeksi. Korkeammilla tasoilla prosessi on peruuttamaton.
Toinen muoto on fyleettinen evoluutio, jossa laji muuttuu yksilöä erottamattapopulaatiot. Jokainen uusi ryhmä on edellisen jälkeläinen ja seuraavan esi-isä.
Merkkien lähentyminen tai "konvergenssi" edistää myös merkittävästi elämän monimuotoisuutta. Samanlaisten ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta toisiinsa liittyvien organismiryhmien kehitysprosessissa yksilöissä muodostuu samanlaisia elimiä. Niillä on samanlainen rakenne, mutta eri alkuperä ja lähes samat toiminnot.
Rinnakkaisuus on hyvin lähellä konvergenssia - evoluution muotoa, kun alun perin poikkeavat ryhmät kehittyvät samalla tavalla samojen olosuhteiden vaikutuksesta. Lähentymisen ja rinnakkaisuuden välillä on hieno raja, ja on usein vaikeaa liittää tietyn organismiryhmän kehitystä johonkin muotoon.
Biologinen kehitys
Evoluution pääsuunnat kuvattiin ensimmäisen kerran A. N.:n teoksissa. Severtsov. Hän ehdotti biologisen kehityksen käsitteen korostamista. Tiedemiehen teokset hahmottelevat tapoja saavuttaa se sekä evoluution tärkeimmät tavat ja suunnat. Severtsovin ideat kehitti I. I. Schmalhausen.
Orgaanisen maailman evoluution pääsuunnat, jotka tiedemiehet ovat tunnistaneet, ovat biologinen kehitys, regressio ja vakauttaminen. Nimen perusteella on helppo ymmärtää, miten nämä prosessit eroavat toisistaan. Edistyminen johtaa uusien piirteiden muodostumiseen, jotka lisäävät organismin sopeutumisastetta ympäristöön. Regressio ilmaistaan ryhmän koon ja sen monimuotoisuuden vähenemisenä, mikä lopulta johtaa sukupuuttoon. Stabilointi tarkoittaa hankittujen ominaisuuksien vahvistamista ja niiden siirtymistä sukupolvelta toisellesukupolvi suhteellisen muuttumattomissa olosuhteissa.
Kapeassa merkityksessä, orgaanisen evoluution pääsuuntia kuvaavina, ne tarkoittavat juuri biologista edistystä ja sen muotoja.
Biologisen kehityksen saavuttamiseksi on kolme päätapaa:
- arogeneesi;
- allogeneesi;
- katageneesi.
Arogeneesi
Tämä prosessi mahdollistaa organisaation yleisen tason nostamisen aromorfoosin muodostumisen seurauksena. Ehdotamme selventää, mitä tällä käsitteellä tarkoitetaan. Joten aromorfoosi on evoluution suunta, joka johtaa elävien organismien laadulliseen muutokseen, johon liittyy niiden komplikaatioita ja mukautumisominaisuuksien lisääntyminen. Rakenteen muutoksen seurauksena yksilöiden toiminta intensiivistuu, he saavat mahdollisuuden käyttää uusia, aiemmin käyttämättömiä resursseja. Tämän seurauksena organismeista tulee tietyssä mielessä vapaita ympäristöolosuhteista. Korkeammalla organisaatiotasolla niiden mukautukset ovat luonteeltaan suurelta osin universaaleja, mikä antaa mahdollisuuden kehittyä ympäristöolosuhteista riippumatta.
Hyvä esimerkki aromorfoosista on selkärankaisten verenkiertojärjestelmän muutos: neljän kammion ilmestyminen sydämeen ja kahden verenkierron – suuren ja pienen – erottuminen. Kasvien evoluutiolle on ominaista merkittävä harppaus eteenpäin siitepölyputken ja siemenen muodostumisen seurauksena. Aromorfoosit johtavat uusien taksonomisten yksiköiden: luokkien, osastojen, tyyppien ja v altakuntien syntymiseen.
Aromorfoosi on Severtsovin mukaan suhteellisen harvinainen evoluutioilmiö. Se merkitsee morfofysiologista edistystä, joka puolestaan käynnistää yleisen biologisen kehityksen, jota seuraa sopeutumisvyöhykkeen merkittävä laajeneminen.
Sosiaalinen aromorfoosi
Ihmiskunnan evoluution suunnan huomioon ottaen jotkut tutkijat ottavat käyttöön käsitteen "sosiaalinen aromorfoosi". Se tarkoittaa yleismaailmallisia muutoksia sosiaalisten organismien ja niiden järjestelmien kehityksessä, mikä johtaa monimutkaisuuteen, parempaan sopeutumiskykyyn ja yhteiskuntien keskinäisen vaikutuksen lisääntymiseen. Tällaisia aromorfooseja ovat esimerkiksi v altion synty, painatus ja tietotekniikka.
Allogeneesi
Biologisen kehityksen aikana muodostuu myös vähemmän globaaleja muutoksia. Ne ovat allogeneesin ydin. Tällä kehityssuunnalla (taulukko alla) on merkittävä ero aromorfoosiin verrattuna. Se ei johda organisaatiotason nousuun. Allogeneesin tärkein seuraus on idioadaptaatio. Itse asiassa se on yksityinen muutos, jonka ansiosta keho pystyy sopeutumaan tiettyihin olosuhteisiin. Tämä orgaanisen maailman evoluution suunta sallii lähisukulaisten lajien elää hyvin erilaisilla maantieteellisillä alueilla.
Ilmainen esimerkki tällaisesta prosessista on susiperhe. Sen lajeja tavataan useilla ilmastovyöhykkeillä. Jokaisella on tietty joukko mukautumisia ympäristöönsä, mutta ne eivät ole merkittävästi parempia kuin muut lajit organisaation suhteen.
Tutkijat tunnistavat useita erityyppisiä idioadaptaatioita:
- muodossa (esimerkiksi virtaviivainen runkovesilinnut);
- värin mukaan (tämä sisältää mimiikin, varoituksen ja suojaavan värityksen);
- kopiointiin;
- liikkumiseen (vesilintujen kalvot, lintujen ilmapussi);
- sopeutuminen ympäristöolosuhteisiin.
Aromorfoosin ja idioadaptaation väliset erot
Jotkut tiedemiehet eivät ole samaa mieltä Severtsovin kanssa eivätkä näe riittäviä syitä erottaa idioadaptaatiot ja aromorfoosit. He uskovat, että edistymisen laajuutta voidaan arvioida vasta, kun muutoksen tapahtumisesta on kulunut huomattava määrä aikaa. Itse asiassa on vaikea ymmärtää, mihin evoluutioprosesseihin uusi laatu tai kehittynyt kyky johtaa.
Severtsovin seuraajat ovat yleensä sitä mieltä, että idioadaptaatio tulisi ymmärtää kehon muodon muuttumisena, liiallisena kehittymisenä tai elinten pienentymisenä. Aromorfoosit ovat merkittäviä muutoksia alkion kehityksessä ja uusien rakenteiden muodostumisessa.
Katageneesi
Biologinen evoluutio voi edetä organismien rakenteen yksinkertaistamisen myötä. Katageneesi on yleinen rappeutuminen, prosessi, joka johtaa elävien olentojen järjestäytymisen heikkenemiseen. Tämän evoluutiolinjan päätulos (alla on kolmea polkua vertaava taulukko) on niin kutsuttujen katamorfoosien tai primitiivisten merkkien ilmaantuminen, jotka korvaavat kadonneet progressiiviset merkit. Esimerkki organismeista, jotka ovat läpäisseet yleisen rappeutumisen vaiheen, voivat olla mikä tahansa loinen. Suurimmaksi osaksi he menettävät kyvyn liikkua itsenäisesti, heidän hermostonsa yksinkertaistuu huomattavasti.ja verenkiertojärjestelmät. Mutta erilaisia mukautuksia ilmaantuu, jotta se tunkeutuu paremmin isännän kehoon ja kiinnittyy sopiviin elimiin.
| Arogeneesi | Allogeneesi | Katageneesi | |
| Suuri muutos | aromofoosi | idioadaptaatio | katamorfoosi |
| Suunnan olemus |
|
|
|
| Esimerkkejä |
|
|
|
Suhde
Evoluution pääsuunnat ovat yhteydessä toisiinsa ja korvaavat jatkuvasti toisiaan historiallisen kehityksen aikana. Aromorfoosin tai rappeutumisen muodossa tapahtuneiden kardinaalisten muutosten jälkeen alkaa ajanjakso, jolloin uusi organismiryhmä alkaa kerrostua sen eri maantieteellisten vyöhykkeiden yksittäisten osien kehityksen seurauksena. Evoluutio alkaa idioadaptaatiosta. Jonkin ajan kuluttua kertyneet muutokset johtavat uuteen laadulliseen harppaukseen.
Kasvien evoluution suunta
Moderni kasvisto ei ilmestynyt heti. Kuten kaikki organismit, se on kehittynyt pitkän matkan. Kasvien evoluutio on sisältänyt useiden tärkeiden aromorfoosien hankinnan. Ensimmäinen niistä oli fotosynteesin tulo, joka antoi primitiivisten organismien mahdollisuuden käyttää auringonvalon energiaa. Vähitellen morfologian ja fotosynteettisten ominaisuuksien muutosten seurauksena leviä syntyi.
Seuraava askel oli maan kehittäminen. "Tehtävän" onnistuneeseen suorittamiseen tarvittiin vielä yksi aromorfoosi - kudosten erilaistuminen. Ilmestyi samm alta ja itiökasveja. Organisaation lisämutkaisuus liittyy lisääntymisprosessin ja -menetelmien muutokseen. Sellaiset aromorfoosit kuin munasolu, siitepölyjyvät ja lopuksi siemenet ovat tunnusomaisia siittiöitä, jotka ovat evoluutionaalisesti kehittyneempiä kuin itiöt.
Lisäksi kasvien evoluution polut ja suunnat siirtyivät kohti entistä parempaa sopeutumista ympäristöolosuhteisiin, mikä lisäsi vastustuskykyä haitallisia tekijöitä vastaan. Emi- ja alkiokerroksen ilmaantumisen seurauksena kukinta taikoppisiementen, jotka ovat biologisesti edistyneessä tilassa tänään.
Eläinv altakunta
Eukaryoottien (eukaryoottisolu sisältää muodostuneen ytimen) evoluutioon, jossa on heterotrofinen ravintotyyppi (heterotrofit eivät pysty luomaan orgaanista ainetta kemo- tai fotosynteesin avulla), liittyi myös kudosten erilaistuminen alkuvaiheessa. Koelenteraatteilla on yksi ensimmäisistä merkittävistä aromorfooseista eläinten evoluutiossa: alkioihin muodostuu kaksi kerrosta, ekto- ja endodermi. Sukulamatojen ja litteiden matojen rakenne on jo monimutkaisempi. Niissä on kolmas alkiokerros, mesodermi. Tämä aromorfoosi mahdollistaa kudosten erilaistumisen ja elinten syntymisen.
Seuraava vaihe on toissijaisen ruumiinontelon muodostuminen ja sen edelleen jakaminen osiin. Annelidilla on jo parapodia (alkukantainen raajojen tyyppi), samoin kuin verenkierto- ja hengityselimiä. Parapodian muuttuminen niveljalkaiksi ja jotkut muut muutokset aiheuttivat niveljalkaisten tyypin ilmestymisen. Jo laskeutumisen jälkeen hyönteiset alkoivat kehittyä aktiivisesti alkiokalvojen ilmestymisen vuoksi. Nykyään ne ovat parhaiten sopeutuneet elämään maan päällä.
Sellaiset suuret aromorfoosit, kuten notochordin, hermoputken, vatsa-aortan ja sydämen muodostuminen, mahdollistivat Chordata-tyypin esiintymisen. Useiden progressiivisten muutosten ansiosta elävien organismien monimuotoisuus täydentyi kaloilla, amnioteilla ja matelijoilla. Alkion kalvojen vuoksi jälkimmäinen lakkasi olemasta riippuvainen vedestä ja tuli maahan.
Seuraavaevoluutio seuraa verenkiertojärjestelmän muutospolkua. Siellä on lämminverisiä eläimiä. Sopeutuminen lentoon mahdollisti lintujen ilmaantumisen. Sellaiset aromorfoosit, kuten nelikammioinen sydän ja oikean aorttakaaren katoaminen, etuaivopuoliskojen lisääntyminen ja aivokuoren kehittyminen, turkin ja maitorauhasten muodostuminen sekä monet muut muutokset johtivat aortan ilmaantumiseen. nisäkkäät. Heidän joukossaan evoluutioprosessissa istukkaeläimet erottuivat joukosta, ja nykyään ne ovat biologisen kehityksen tilassa.
Ihmiskunnan evoluution suunnat
Kysymystä nykyihmisten esi-isien alkuperästä ja kehityksestä ei ole vielä tutkittu perusteellisesti. Paleontologian ja vertailevan genetiikan löytöjen ansiosta jo vakiintuneet käsitykset "sukupuustamme" ovat muuttuneet. Vielä 15 vuotta sitten vallitsi näkemys, että hominidien evoluutio noudatti lineaarista tyyppiä, eli se koostui asteittain kehittyneemmistä muodoista, jotka peräkkäin korvasivat toisiaan: Australopithecus, taitava mies, arkkitrooppi, neandertalihminen (paleoantrooppi), uusantrooppi (nykyajan ihminen). Ihmisen evoluution pääsuunnat, kuten muidenkin organismien tapauksessa, johtivat uusien mukautumisten muodostumiseen, organisaatiotason nousuun.
Viimeisten 10-15 vuoden aikana saadut tiedot ovat kuitenkin tehneet vakavia muutoksia jo vakiintuneeseen kuvaan. Uudet löydöt ja päivitetyt päivämäärät osoittavat, että evoluutio oli monimutkaisempaa. Hominina-alaheimoon (kuuluu Hominidien heimoon) muodostui lähes kaksi kertaa enemmän lajeja kuinmietittiin aiemmin. Sen kehitys ei ollut lineaarinen, vaan sisälsi useita samanaikaisesti kehittyviä linjoja tai haaroja, progressiivisia ja umpikujaa. Eri aikoina kolme tai neljä tai useampi laji esiintyi rinnakkain. Tämän monimuotoisuuden kaventuminen johtui siitä, että evoluutionaalisesti kehittyneemmät ryhmät syrjäyttivät muita, vähemmän kehittyneitä. Nykyään on esimerkiksi yleisesti hyväksyttyä, että neandertalilaiset ja nykyihmiset elivät samaan aikaan. Ensimmäiset eivät olleet esi-isiämme, vaan rinnakkaishaara, jonka kehittyneemmät hominiinit syrjäyttivät.
Progressiiviset muutokset
Tärkeimmät aromorfoosit, jotka johtivat alaperheen vaurauteen, ovat edelleen kiistattomia. Tämä on kaksijalkaisuutta ja aivojen lisääntymistä. Tutkijat ovat eri mieltä ensimmäisen muodostumisen syistä. Pitkään uskottiin, että tämä oli pakotettu toimenpide, joka on välttämätön avointen tilojen kehittämiseksi. Viimeaikaiset tiedot viittaavat kuitenkin siihen, että ihmisten esi-isät kävelivät kahdella jalalla jopa puissa eläessään. Tämä kyky ilmestyi heissä heti simpanssien linjasta erotuksen jälkeen. Erään version mukaan hominiinit liikkuivat alun perin kuin nykyaikaiset orangutangit seisoen molemmat jalat toisella oksalla ja pitäen kädet toisella.
Aivojen kasvu tapahtui useissa vaiheissa. Se alkoi ensin Homo habilisista (kätevä mies), joka oppi tekemään yksinkertaisimpia työkaluja. Aivojen tilavuuden kasvu osui samaan aikaan lihan osuuden kasvun kanssa hominiinien ruokavaliossa. Habilisit näyttävät olleen raadonsyöjiä. Seuraavaan aivojen kasvuun liittyi myös liharuoan jaesi-isiemme uudelleensijoittaminen alkuperäisen Afrikan mantereen ulkopuolelle. Tutkijat ehdottavat, että lihan osuuden kasvu ruokavaliossa liittyy tarpeeseen täydentää laajentuneiden aivojen toiminnan ylläpitämiseen käytettyä energiaa. Oletettavasti tämän prosessin seuraava vaihe osui samaan aikaan tulen kehittymisen kanssa: kypsennetty ruoka eroaa paitsi laadultaan, myös kaloripitoisuudeltaan, lisäksi pureskeluaika lyhenee merkittävästi.
Orgaanisen maailman kehityksen pääsuunnat, jotka toimivat vuosisatojen ajan, muodostivat modernin kasviston ja eläimistön. Prosessin liike kohti sopeutumista muuttuviin ympäristöolosuhteisiin on johtanut v altavaan erilaisiin elämänmuotoihin. Evoluution pääsuunnat toimivat samalla tavalla kaikilla organisaatiotasoilla, mistä on osoituksena biologian, ekologian ja genetiikan tiedot.
