Въпросите за произхода на живота и неговото развитие озадачават учените от древни времена. Хората винаги са се стремели да се доближат до тези мистерии, като по този начин правят света по-разбираем и предсказуем. В продължение на много векове доминираше гледната точка за божественото начало на Вселената и живота. Теорията на еволюцията завоюва почетното място като основна и най-вероятна версия на развитието на целия живот на нашата планета сравнително наскоро. Основните му положения са формулирани от Чарлз Дарвин в средата на 19 век. Следващият век даде на света много открития в областта на генетиката и биологията, което позволи да се докаже валидността на учението на Дарвин, да се разшири, да се комбинира с нови данни. Така се появи синтетичната еволюционна теория. Тя попива всички идеи на известния изследовател и резултатите от научни изследвания в различни области от генетиката до екологията.
От индивид към клас
Биологичната еволюция е историческото развитие на организмите въз основа на уникалните процеси на функциониране на генетичната информация вопределени условия на околната среда.
Началният етап на всички трансформации, водещи в крайна сметка до появата на нов вид, е микроеволюцията. Такива промени се натрупват с течение на времето и завършват с формирането на ново по-високо ниво на организация на живите същества: род, семейство, клас. Образуването на надспецифични структури обикновено се нарича макроеволюция.
Подобни процеси
И двете нива по принцип са еднакви. Движещите сили както на микро, така и на макро промените са естественият подбор, изолацията, наследствеността, променливостта. Съществената разлика между двата процеса е, че преминаването между различни видове е практически изключено. В резултат на това макроеволюцията се основава на междувидов подбор. Огромен принос към микроеволюцията има свободният обмен на генетична информация между индивиди от един и същи вид.
Сближаване и разминаване на знаците
Основните линии на еволюция могат да приемат няколко форми. Мощен източник на разнообразие в живота е разминаването на характеристиките. Той действа както в рамките на определен вид, така и на по-високи нива на организация. Условията на околната среда и естественият подбор водят до разделяне на една група на две или повече, различаващи се по определени характеристики. На ниво видове дивергенцията може да бъде обратима. В този случай получените популации отново се сливат в едно. При по-високи нива процесът е необратим.
Друга форма е филетичната еволюция, която включва трансформация на вид без отделяне на индивидапопулации. Всяка нова група е потомък на предишната и предшественик на следващата.
Сближаването или „сближаването” на знаците също има значителен принос за разнообразието на живота. В процеса на развитие на несвързани групи организми под влияние на едни и същи условия на околната среда в индивидите се образуват подобни органи. Те имат подобна структура, но различен произход и изпълняват почти същите функции.
Паралелизмът е много близък до конвергенцията - форма на еволюция, когато първоначално дивергентните групи се развиват по подобен начин под влиянието на едни и същи условия. Има тънка граница между конвергенция и паралелизъм и често е трудно да се припише еволюцията на определена група организми на една или друга форма.
Биологичен прогрес
Основните посоки на еволюция са описани за първи път в трудовете на A. N. Северцов. Той предложи да се подчертае концепцията за биологичния прогрес. В трудовете на учения се очертават начините за постигането му, както и основните пътища и посоки на еволюция. Идеите на Северцов са разработени от I. I. Шмалхаузен.
Основните посоки на еволюцията на органичния свят, идентифицирани от учените, са биологичният прогрес, регресията и стабилизирането. По име е лесно да се разбере как тези процеси се различават един от друг. Напредъкът води до формиране на нови характеристики, които повишават степента на адаптация на организма към околната среда. Регресията се изразява в намаляване на размера на групата и нейното разнообразие, което в крайна сметка води до изчезване. Стабилизирането включва консолидиране на придобитите характеристики и тяхното предаване от поколение на поколениепоколение при относително непроменени условия.
В по-тесен смисъл, обозначавайки основните направления на органичната еволюция, те означават именно биологичния прогрес и неговите форми.
Има три основни начина за постигане на биологичен прогрес:
- арогенеза;
- алогенеза;
- катагенеза.
Арогенеза
Този процес дава възможност за повишаване на общото ниво на организация в резултат на образуването на ароморфоза. Предлагаме да изясним какво се има предвид под това понятие. И така, ароморфозата е посока на еволюция, водеща до качествена промяна в живите организми, придружена от тяхното усложняване и увеличаване на адаптивните свойства. В резултат на промяна в структурата, функционирането на индивидите става по-интензивно, те получават възможност да използват нови, неизползвани по-рано ресурси. В резултат на това организмите стават в известен смисъл свободни от условията на околната среда. На по-високо ниво на организация, техните адаптации са до голяма степен универсални по природа, давайки възможност за развитие независимо от условията на околната среда.
Добър пример за ароморфоза е трансформацията на кръвоносната система на гръбначните животни: появата на четири камери в сърцето и разделянето на два кръга на кръвообращението - голям и малък. Еволюцията на растенията се характеризира със значителен скок напред в резултат на образуването на поленова тръба и семето. Ароморфозите водят до появата на нови таксономични единици: класове, отдели, типове и царства.
Ароморфозата, според Северцов, е сравнително рядка еволюционнаявление. Той бележи морфофизиологичен прогрес, който от своя страна инициира общ биологичен прогрес, придружен от значително разширяване на адаптивната зона.
Социална ароморфоза
Разглеждайки посоката на еволюция на човешката раса, някои учени въвеждат концепцията за "социална ароморфоза". Той обозначава универсални промени в развитието на социалните организми и техните системи, водещи до усложняване, по-голяма адаптивност и увеличаване на взаимното влияние на обществата. Такива ароморфози включват например появата на държавата, печата и компютърните технологии.
Алогенеза
В хода на биологичния прогрес се формират и промени от по-малко глобален характер. Те са същността на алогенезата. Тази посока на еволюция (таблицата по-долу) има значителна разлика от ароморфозата. Това не води до повишаване на нивото на организация. Основната последица от алогенезата е идиоадаптацията. Всъщност това е частна промяна, благодарение на която тялото е в състояние да се адаптира към определени условия. Тази посока на еволюция на органичния свят позволява на близки видове да живеят в много различни географски райони.
Изразителен пример за такъв процес е семейството на вълците. Неговите видове се срещат в различни климатични зони. Всеки има определен набор от адаптации към околната среда, като същевременно не превъзхожда значително други видове по отношение на организация.
Учените идентифицират няколко типа идиоадаптации:
- във форма (например опростено тяловодолюбиви птици);
- по цвят (това включва мимикрия, предупреждение и защитно оцветяване);
- за възпроизвеждане;
- за придвижване (мембрани на водолюбиви птици, въздушен сак на птици);
- адаптация към условията на околната среда.
Разлики между ароморфоза и идиоадаптация
Някои учени не са съгласни със Северцов и не виждат достатъчни причини за разграничаване между идиоадаптации и ароморфози. Те вярват, че степента на напредък може да бъде оценена само след като е изминало значително време от настъпването на промяната. Всъщност е трудно да се осъзнае до какви еволюционни процеси ще доведе едно ново качество или развита способност.
Последователите на Северцов са склонни да смятат, че идиоадаптацията трябва да се разбира като трансформация на формата на тялото, прекомерно развитие или намаляване на органите. Ароморфозите са значителни промени в ембрионалното развитие и образуването на нови структури.
Катагенеза
Биологичната еволюция може да продължи с опростяване на структурата на организмите. Катагенезата е обща дегенерация, процес, водещ до намаляване на организацията на живите същества. Основният резултат от тази линия на еволюция (по-долу е дадена таблица, сравняваща трите пътя) е появата на така наречените катаморфози или примитивни знаци, които заместват изгубените прогресивни. Пример за организми, преминали етапа на обща дегенерация, може да бъде всеки паразит. В по-голямата си част те губят способността си да се движат самостоятелно, нервната им система е значително опростена.и кръвоносните системи. Но се появяват различни адаптации за по-добро проникване в тялото на гостоприемника и фиксиране върху подходящи органи.
| Арогенеза | Алогенеза | Катагенеза | |
| Основна промяна | ароморфоза | идиоадаптация | катаморфоза |
| Същност на посоката |
|
|
|
| Примери |
|
|
|
Съотношение
Основните посоки на еволюция са взаимосвързани и непрекъснато се сменят в хода на историческото развитие. След кардинални трансформации под формата на ароморфоза или дегенерация, започва период, когато нова група организми започва да се стратифицира в резултат на развитието по отделни части от различни географски зони. Еволюцията започва чрез идиоадаптация. След известно време натрупаните промени водят до нов качествен скок.
Посока на еволюцията на растенията
Модерната флора не се появи веднага. Както всички организми, той е изминал дълъг път на превръщане. Еволюцията на растенията включва придобиването на няколко важни ароморфози. Първият от тях е появата на фотосинтезата, която позволява на примитивните организми да използват енергията на слънчевата светлина. Постепенно, в резултат на трансформации в морфологията и фотосинтетичните свойства, се появяват водораслите.
Следващата стъпка беше развитието на земята. За успешното завършване на „мисията“беше необходима още една ароморфоза - диференциация на тъканите. Появиха се мъхове и спорови растения. По-нататъшното усложняване на организацията е свързано с трансформацията на процеса и методите на възпроизвеждане. Такива ароморфози като яйцеклетката, поленовите зърна и накрая семената характеризират голосеменните растения, които еволюционно са по-развити от спорите.
Освен това пътищата и посоките на еволюцията на растенията се придвижват към още по-голяма адаптация към условията на околната среда, повишавайки устойчивостта на неблагоприятни фактори. В резултат на появата на плодника и зародишния лист, цъфтежа илипокритосеменни растения, които днес са в състояние на биологичен прогрес.
Animal Kingdom
Еволюцията на еукариотите (еукариотната клетка съдържа образувано ядро) с хетеротрофен тип хранене (хетеротрофите не са в състояние да създават органична материя чрез химио- или фотосинтеза) също беше придружена от тъканна диференциация на първите етапи. Кишечнополостните имат една от първите значими ароморфози в еволюцията на животните: в ембрионите се образуват два слоя, екто- и ендодерма. При кръглите и плоските червеи структурата вече става по-сложна. Те имат трети зародишен слой, мезодермата. Тази ароморфоза позволява по-нататъшно диференциране на тъканите и поява на органи.
Следващият етап е образуването на вторична телесна кухина и по-нататъшното й разделяне на секции. Анелидите вече имат параподии (примитивен тип крайници), както и кръвоносна и дихателна система. Преобразуването на параподиите в ставни крайници и някои други промени доведоха до появата на типа членестоноги. Още след като кацнаха, насекомите започнаха активно да се развиват поради появата на ембрионални мембрани. Днес те са най-приспособени към живота на земята.
Такива големи ароморфози като образуването на хордата, невралната тръба, коремната аорта и сърцето направиха възможно появата на типа Хордата. Благодарение на поредица от прогресивни промени разнообразието от живи организми се попълни с риби, амниоти и влечуги. Последният, поради наличието на ембрионални мембрани, престана да зависи от водата и излезе на сушата.
Напредеволюцията следва пътя на трансформацията на кръвоносната система. Има топлокръвни животни. Адаптирането към полета направи възможно появата на птици. Такива ароморфози като четирикамерно сърце и изчезване на дясната аортна дъга, увеличаване на предните мозъчни полукълба и развитие на кората, образуване на козина и млечни жлези и редица други промени доведоха до появата на бозайници. Сред тях в процеса на еволюция се откроиха плацентарните животни и днес те са в състояние на биологичен прогрес.
Посоки на еволюцията на човешката раса
Въпросът за произхода и еволюцията на предците на съвременните хора все още не е проучен задълбочено. Благодарение на откритията на палеонтологията и сравнителната генетика, вече установените представи за нашето „родословие” се промениха. Още преди 15 години се наложи гледната точка, че еволюцията на хоминидите следва линеен тип, тоест се състои от прогресивно по-развити форми, които последователно се сменят една друга: австралопитек, умел човек, архантроп, неандерталец (палеоантроп), неоантроп (съвременен човек). Основните направления на човешката еволюция, както и в случая на други организми, доведоха до образуването на нови адаптации, повишаване на нивото на организация.
Данните, получени през последните 10-15 години обаче, направиха сериозни корекции във вече установената картина. Нови находки и актуализирани датировки показват, че еволюцията е била по-сложна. Оказа се, че подсемейството Hominina (принадлежи към семейство Hominid) се състои от почти два пъти повече видове, отколкотобеше разгледан по-рано. Неговата еволюция не беше линейна, а съдържаше няколко едновременно развиващи се линии или разклонения, прогресивни и задънени точки. В различно време три, четири или повече вида са съществували заедно. Стесняването на това разнообразие се случи поради изместването от еволюционно по-развити групи на други, по-слабо развити. Например, сега е общоприето, че неандерталците и съвременните хора са живели по едно и също време. Първите не бяха наши предци, а бяха паралелен клон, който беше изместен от по-напреднали хоминини.
Прогресивни промени
Основните ароморфози, довели до просперитета на подсемейството, остават несъмнени. Това е двукрак и увеличаване на мозъка. Учените не са съгласни относно причините за образуването на първия. Дълго време се смяташе, че това е принудителна мярка, необходима за развитието на открити пространства. Последните данни обаче показват, че предците на хората са ходели на два крака дори през периода на живот по дърветата. Тази способност се появи у тях веднага след отделянето от линията на шимпанзетата. Според една версия, хоминините първоначално са се движили като съвременни орангутани, стоящи с двата крака на един клон и държащи се за ръце на друг.
Растежът на мозъка протича на няколко етапа. Първо започна с Homo habilis (умен човек), който се научи как да прави най-простите инструменти. Увеличаването на обема на мозъка съвпада с увеличаване на дела на месото в диетата на хоминините. Хабилис изглежда са били чистачи. Следващото увеличение на мозъка също беше придружено от увеличаване на количеството месна храна ипреселване на нашите предци извън родния африкански континент. Учените предполагат, че увеличаването на дела на месото в диетата е свързано с необходимостта от попълване на енергията, изразходвана за поддържане на работата на разширения мозък. Предполага се, че следващият етап от този процес съвпадна с развитието на огъня: готвената храна се различава не само по качество, но и по съдържание на калории, освен това времето, необходимо за дъвчене, е значително намалено.
Основните посоки на еволюцията на органичния свят, действащи в продължение на много векове, формират съвременната флора и фауна. Движението на процеса към адаптиране към променящите се условия на околната среда доведе до огромно разнообразие от форми на живот. Основните направления на еволюцията действат по един и същи начин на всички нива на организация, както се вижда от данните на биологията, екологията и генетиката.
