Основные закономерности эволюции

При построении филогенетических рядов биологи-эволюционисты, помимо палеонтологических данных, широко используют сравнительный метод, с помощью  которого они устанавливают сходство в строении организмов, их биохимических  реакциях, особенностях размножения  или иных свойствах, по которым можно  судить о путях развития группы от общего предка.

Изучая процесс эволюции, ученые выделяют следующие характерные  типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция и дивергенция. Иногда один филогенетический ряд может  содержать в себе примеры изменений  различного типа.

Параллелизм. Хороший пример параллельных изменений дает эволюция дикобраза. Два разных вида этого  колючего млекопитающего эволюционируют независимо друг от друга в Африке и в Южной Америке. Более 70 млн  лет назад, когда они обитали  вместе, их общий предок был похож  на большую, покрытую шерстью крысу. Когда два континента разошлись, популяция разделилась на две  части, каждая из которых развивалась  независимо от другой. Однако, поскольку  условия существования обеих  новых популяций были сходны, развитие дикобразов шло параллельными путями. Несмотря на то что они самостоятельно жили более 70 млн лет, и американский и африканский дикобразы очень  близки по строению и образу жизни  и занимают сходные ниши в сообществах.

Конвергенция. При конвергентной (от лат. convergo — приближаюсь, схожусь) эволюции два или более вида, не связанные близким родством, становятся все более и более похожими друг на друга. Такой тип эволюционных изменений является результатом  приспособлений к сходным условиям внешней среды. Крупные водные хищники, показанные на рисунке 81, возникли в  четырех совершенно разных группах: среди рыб, пресмыкающихся, птиц и  млекопитающих. Их внешнее сходство возникло в процессе эволюционного  развития под влиянием образа жизни  и факторов внешней среды при  совершенно разных исходных положениях организмов. Это сходство скрывает глубокие различия внутреннего строения и обмена веществ, которые свидетельствуют  о столь же глубоких различиях  эволюционной истории изображенных животных. Пути эволюционных преобразований их внешнего строения можно изобразить в виде сходящихся в общей точке  векторов, начальное положение которых  было совершенно различным.

Гомология и аналогия. При  параллельной и конвергентной эволюции сходство внешнего строения может быть результатом гомологии — происхождения  от общего предка (примером являются конечности разных групп позвоночных животных, рис. 82) или аналогии — независимой  эволюции тех систем органов, которые  выполняют сходные функции. Ясно, например, что крылья у птиц и  насекомых имеют разное происхождение  — это пример аналогии. Гомологичные структуры уже в эмбриональный  период развиваются по одинаковым генетическим программам. Аналогичные структуры, наоборот, выполняют одинаковые функции, однако не имеют общего генетического  базиса. Птицы и мухи летают в  одной среде, но не имеют общего крылатого  предка и путешествуют в эволюционной истории разными маршрутами.

Дивергенция. Одна из наиболее общих схем эволюционного процесса, реконструированная биологами на основе изучения палеонтологических данных, представлена обычно в виде эволюционного  древа с расходящимися ветвями. Это образ дивергентной эволюции, или радиации: общий предок дал начало двум или большему количеству форм, которые, в свою очередь, стали родоначальниками многих видов и родов. Дивергенция (от лат. divergo — отклоняюсь) — расходящаяся эволюция — почти всегда отражает расширение адаптации к новым жизненным условиям. Так, класс млекопитающих распался на многочисленные отряды, представители которых различаются по внешнему строению, особенностям экологии, по характеру физиологических и поведенческих адаптации (насекомоядные, рукокрылые, хищные, китообразные и др.).

Главные линии эволюции. Изменения  организмов в процессе эволюции могут  иметь различный масштаб и  характер. Для понимания исторического  развития органического мира важно  определить главные линии эволюции. Их выделяют три.

1. Ароморфоз (от греч. airomorphosis — поднимаю форму) — наиболее  существенные эволюционные изменения.  Такие изменения повышают общий  уровень организации, вследствие  чего жизнедеятельность организмов  усиливается. Ароморфозы дают  значительные преимущества в  борьбе за существование, делают  возможным переход в новую  среду обитания. К ароморфозам  у животных можно отнести появление  живорождения, способности к поддержанию  постоянной температуры тела, возникновение  замкнутой системы кровообращения, а у растений — появление  цветка, сосудистой системы, способности  к поддержанию и регулированию  газообмена в листьях.

2. Идиоадаптация (от греч. idios — своеобразный и лат. adaptatio — приспособление) — это прогрессивные,  но мелкие эволюционные изменения,  которые повышают приспособленность  организмов к условиям среды  обитания. Идиоадаптация не сопровождается  изменением основных черт организации,  общим подъемом ее уровня и  повышением интенсивности жизнедеятельности  организма. Примеры идио-адаптаций  дает защитная окраска животных  или приспособления некоторых  рыб (камбала, сом) к жизни  у дна — уплощение тела, окраска  под цвет грунта, развитие усиков  и пр. Другой пример — приспособления  к полету у некоторых видов  млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги).

Примеры идиоадаптации у  растений — многообразные приспособления к перекрестному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян. Идиоадаптации  приводят к возникновению низших таксономических групп (виды, роды, семейства).

3. Дегенерация (от лат. degenero — вырождение) ведет к упрощению  организации, утрате ряда систем  и органов и часто связана  с переходом к паразитическому  образу жизни. Упрощение организации  паразита затрагивает прежде  всего системы, необходимые для  жизни в открытой среде, но  лишние внутри хозяина — органы  ориентации, пищеварения, движения  и т. п.

При общем упрощении организации  у паразитов возникают специфические  приспособления (часто весьма изощренные) к условиям жизни внутри хозяина. У паразитических червей появляются присоски, крючки, получают значительное развитие органы размножения.

Пути эволюции крупных  систематических групп (например, типов  и классов) очень сложны. Нередко  в развитии этих групп происходит смена эволюционных линий.

Ароморфозы случаются  гораздо реже по сравнению с идиоадаптациями  и знаменуют, как правило, новый  этап развития органического мира. За каждым ароморфозом следует множество  идиоадаптации, которые обеспечивают более полное использование всех ресурсов среды и освоение новых местообитаний. У животных, например, крупным ароморфозом при переходе на сушу явилось развитие внутреннего оплодотворения, а также ряд приспособлений к развитию зародыша в яйце на суше (вспомните особенности размножения земноводных, пресмыкающихся).

Птицы и млекопитающие  заняли господствующее положение среди  наземных животных. Постоянная температура  тела позволила им выжить в условиях оледенения и проникнуть далеко в  холодные страны. Успешному развитию этих групп способствовали и ароморфозы, и идиоадаптации, которые позволили  млекопитающим освоить наземную, а птицам — воздушную среду.

Параллелизм. Конвергенция. Дивергенция. Гомология. Аналогия. Ароморфоз. Идиоадаптация. Дегенерация.