Ембріологічні і морфологічні методи вивчення еволюції

 

Методи ембріології (від грец. Embryon – зародок і logos – вчення) і мор фологіі (від грец. Morphe – форма, вид і logos – вчення) надають можливість на підставі детального вивчення зародкового розвитку і будови організмів встановити їх спорідненість. Ці методи дають вагомі свідчення на користь еволюції.

Ембріологічні методи. У першій половині XIX ст. Карл Бер встановив закон зародкової схожості: ембріони різних класів і видів хребетних тварин виявляють у межах типу велику схожість. Найбільша подібність мають зародки на ранніх стадіях розвитку: загальні ознаки типу формуються в ході ембріогенезу раніше, ніж спеціальні. Так, все ембріони хребетних на першій стадії мають зяброві щілини і двокамерну серце. Потім з’являються риси будови, характерні для кожного класу, і лише на більш пізніх стадіях формуються особливості конкретного виду (рис. 50). Очевидно, що всі класи хребетних походять від спільних предків, але пізніше розійшлися в своєму історичному розвитку.

Російські вчені Олександр Онуфрійович Ковалевський (1840-1901) та Ілля Ілліч Мечников (1845-1916) довели, що схожість зародкового розвитку проявляється не тільки у хребетних, але і у всіх багатоклітинних тварин. Розвиток проходить три етапи: 1) дроблення; 2) утворення зародкових листків; 3) формування тканин і органів.

Вагомим свідченням еволюційного спорідненості хребетних і безхребетних тварин з’явилися результати дослідження ембріогенезу ланцетника і асцидії, проведені А. О. Ковалевським. До нього асцидій відносили до молюскам, так як вони мали подібні з безхребетними тип дроблення яйця і сегментарно будову тіла. Тільки вивчення їх ембріонального розвитку дозволило зарахувати асцидій до типу Хордові. Цікавим є той факт, що доросла форма асцидії нічим не нагадує хордових (рис. 51).

У 1864 р німецький вчений Фріц Мюллер (1821 -1897), провівши ряд спостережень за розвитком ракоподібних, припустив, що їхні предки могли бути схожі на сучасні форми личинок. Ці дослідження дозволили йому встановити зв’язок між історичним і індивідуальним розвитком організмів і зробити важливий висновок: індивідуальний розвиток (онтогенез) повторює історичний розвиток виду (філогенез). Пізніше Ернст Геккель (1834-1919) сформулював це узагальнення у вигляді біогенетичного закону: онтогенез особини є коротке і швидке повторення філогенезу. Закон Геккеля – Мюллера має велике значення для встановлення родинних зв’язків між організмами.

Пізніше формулювання биогенетического закону була доповнена і уточнена російським ученим Олексієм Миколайовичем Северцовим (1866-1936). Він встановив, що в онтогенезі повторюються не дорослі форми предків, а їх ембріональні стадії, причому в процесі індивідуального розвитку деяких організмів окремі стадії можуть випадати. Крім того, виникають новоутворення, які відсутні у зародків предків. Таким чином, в індивідуальному розвитку одних організмів закладаються нові еволюційні шляхи розвитку інших.

Порівняльно-морфологічні методи. Єдність походження систематичних груп організмів доводить загальний план будови їхніх органів та відповідні еволюційні зміни. Морфологічна подібність у будові органів дозволяє встановити спорідненість організмів. Наприклад, про спорідненість хребетних свідчать двостороння симетрія тіла, подібність будови кінцівок, головного і спинного мозку.

У процесі еволюції в організмів сформувалися гомологічні та аналогічні органи. Гомологічні органи (від грец. Homologia – відповідність, згода) мають подібний план будови і розвиваються з однакових зародкових зачатків. Вони виконують як подібні, так і різні функції. Прикладом гомологічних органів є передні кінцівки представників різних груп хребетних тварин, що мають загальний план будови незалежно від виконуваних функцій (рис. 52).

Інший приклад гомологічних органів – кісточки середнього вуха ссавців (рис. 53). Вони утворилися з черепа риб і плазунів. У рослин також можна виявити гомологічні органи. Наприклад, широко зустрічаються видозміни листя (рис. 54) і пагонів.

У різних організмів, не пов’язаних филогенетическим спорідненістю, виявляються подібні пристосування, службовці для виконання одних і тих же функцій. Аналогічні органи (від грец. Analogia – відповідність, подібність, подоба) – морфологічно подібні органи, які виконують однакові функції, але не мають єдиного плану будови і розвиваються з різних зародкових зачатків. Вони свідчать про подібність пристосувань до однакових умов середовища, що виникають у різних організмів в ході еволюції.

Приклади аналогічних органів у тварин – зябра рака і риби, крила метелики і птиці, бегательниє кінцівки собаки і жука (рис. 55). Филогенетически вони формувалися по-різному, але виконують однакові функції. Зябра річкового рака мають зовнішнє походження, а риби – внутрішнє. Іноді аналогічні органи набувають разючу подібність, наприклад очі головоногих молюсків і хребетних тварин (рис. 56). Вони мають загальний план будови, схожі елементи, хоча і розвиваються з різних зачатків. Подібність обумовлено фізичною природою світла.

Приклад аналогічних органів у рослин – колючки, службовці для захисту від поїдання великими травоїдними тваринами (рис. 57). Аналогічними органами є також вусики винограду (видозміна пагона) і вусики гороху (видозміна листочків), бульби картоплі (видозміна пагона) і кореневі шишки жоржини (видозміна коренів).

Важливим свідченням еволюції є рудименти і атавізми. Рудиментарні органи, рудименти (від лат. Rudimentum – зачаток, першооснова), – це порівняно спрощені або недорозвинені освіти, що втратили своє первісне значення. Вони закладаються в період ембріонального розвитку організму, але повністю не розвиваються. Так, рудименти тазового пояса кита і кінцівок пітона підтверджують факт походження цих тварин від наземних предків з розвиненими кінцівками (рис. 58). Однак рудиментарні тазові кісточки кита виконують зовсім іншу функцію – вони пов’язані з м’язами сечостатевої системи. До рудиментів відносять також грифельні кісточки в кінцівки коня, перший і третій пальці в крилі птиці, волосяний покрив на тілі людини.

Прикладом рудиментів у рослин можуть служити квіткові луски і плівки у квітці злаків, редукований Оцвітина у вітрозапилюваних рослин (рис. 59). Рудиментарними листям є лусочки на кореневищах конвалії, купини. Наявність рудиментів пояснюється поступовою втратою нормально розвинених у предків органів, які в процесі еволюції втратили своє первісне значення, недорозвинений або видозмінилися.

В окремих випадках у організмів можуть з’являтися ознаки, які були у предків, але зникли в ході еволюції. Атавізм (від лат. Atavus – предок) – явище повернення до ознак предків, що виявляється в окремих особин. Наприклад, поява трипалих кінцівки у лошат, многососковость у людини (див. Рис. 145). Причина появи атавізмів криється в наявності у особин «генів предків», відповідальних за даний ознака. У нормі їх дію блокується генами-репрессора, але коли репрессори перестають виконувати свої функції, гени активізуються, що призводить до появи атавізмів. Іноді це буває пов’язано з загальною затримкою онтогенезу. На відміну від рудиментів, які зустрічаються у всіх особин певного виду, атавізми з’являються раптово тільки у поодиноких представників.

Отже, порівняльно-морфологічні методи дозволяють відновити спорідненість сучасних організмів.

Ембріологія; морфологія; закон зародкової схожості; біогенетичний закон; органи: гомологічні, аналогічні, рудиментарні (рудименти); атавізми.

Посилання на основну публікацію