Что такое биологическая эволюция и теория эволюции
Биологическая эволюция — это изменение признаков популяций от поколения к поколению, из-за которого появляются новые виды и вымирают старые. Эволюционирует не отдельная особь, а популяция: у отдельного организма гены за жизнь не меняются, а состав популяции меняется.
Первую цельную теорию предложил Жан Батист Ламарк в 1809 году. Он считал, что признаки, приобретённые за жизнь, наследуются: например, шея жирафа вытянулась оттого, что предки тянулись к листьям. Эта идея не подтвердилась.
Эволюция Дарвина описана в книге «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859). Дарвин назвал три движущие силы:
- наследственная изменчивость: особи в популяции чуть различаются, и часть различий передаётся потомству;
- борьба за существование: выживают и оставляют потомство не все;
- естественный отбор: чаще выживают те, чьи признаки лучше подходят к условиям среды.
Современная теория эволюции соединила идеи Дарвина с генетикой и селекцией: источником изменчивости стали мутации и перекомбинация генов.
Факторы эволюции: что меняет популяцию
В школьном курсе обычно перечисляют такие факторы эволюции:
- мутационный процесс поставляет новые варианты генов;
- популяционные волны — резкие колебания численности, из-за которых редкие гены могут исчезнуть или стать частыми;
- изоляция разделяет популяции, и они перестают скрещиваться; это географическая или биологическая изоляция;
- дрейф генов — случайное изменение частот генов, особенно заметное в малых популяциях;
- естественный отбор — единственный фактор, который направляет изменения в сторону приспособленности.
Этот процесс эволюции идёт на уровне популяции и приводит к видообразованию. Путь развития групп организмов описывают направлениями эволюции. Ароморфоз — крупное усложнение, открывающее новую среду, например четырёхкамерное сердце и теплокровность. Идиоадаптация — частное приспособление без повышения уровня организации, например разные формы клюва у птиц. Общая дегенерация — упрощение строения, как у паразитических червей. Приспособления к условиям среды изучают и в экологии.
Доказательства эволюции и критерии вида
Эволюцию подтверждают данные разных наук:
- Сравнительная анатомия. Гомологичные органы имеют общий план строения и происхождение, хотя функции могут различаться. Аналогичные выполняют одну функцию, но происходят по-разному.
- Палеонтология. Ископаемые переходные формы и ряды, которые показывают смену групп во времени.
- Биогеография. Распространение родственных видов объясняется историей материков, их дрейфом и изоляцией.
- Молекулярная биология. Чем ближе родство, тем больше сходства в последовательностях ДНК и белков; по ним строят филогенетические деревья.
Ещё одно важное понятие — вид. Его определяют по набору критериев: морфологическому, физиологическому, биохимическому, генетическому, географическому, экологическому. Только один критерий вид не определяет.
Эволюция животных показана в разделах про беспозвоночных и позвоночных. Эволюция человека идёт от общих предков с современными человекообразными обезьянами: австралопитеки, человек умелый, человек прямоходящий, человек разумный. Неандертальцы — родственная ветвь, а не предки современных людей.
Как решить задание на гомологичные органы: разбор
Условие. Выберите пару гомологичных органов: 1) крыло летучей мыши и крыло стрекозы; 2) ласт тюленя и рука человека; 3) колючки кактуса и колючки ежа; 4) жабры рыбы и лёгкие ящерицы.
Шаг 1. Вспомни определение: гомологичные органы развиваются из одинаковых зачатков и имеют общий план строения. Функция при этом может быть разной.
Шаг 2. Для каждой пары определи, что это за орган у каждого организма.
- Крыло летучей мыши — видоизменённая передняя конечность, крыло стрекозы — вырост покровов. Происхождение разное, значит органы аналогичны.
- Ласт тюленя — видоизменённая передняя конечность млекопитающего, как и рука человека. В обоих есть плечевая, лучевая и локтевая кости, кисть. Это гомология.
- Колючки кактуса — видоизменённые листья, колючки ежа — видоизменённые волосы. Органы аналогичны.
- Жабры и лёгкие — органы дыхания разного происхождения. Гомологии нет.
Шаг 3. Проверь себя: у выбранной пары должен быть общий предковый орган. Ответ: 2.
Где ошибаются чаще всего
- Путают гомологию и аналогию. Ориентируйся на происхождение, а не на сходство внешнего вида или функции. Крыло птицы и крыло бабочки выполняют одну функцию, но гомологами не являются.
- Говорят, что человек произошёл от шимпанзе. Правильно так: у человека и современных человекообразных обезьян был общий предок.
- Пишут, что эволюционирует особь. Меняется популяция, а отбор действует на особи, но результат виден в составе популяции.
- Относят к экологическому критерию всё подряд. Экологический критерий — это условия жизни: питание, местообитание, связи с другими видами. Если в тексте сказано, где вид распространён, например «акклиматизирован во многих областях России», это географический критерий.
Задания по теме на этой странице
Ученики 9–11 классов присылают разные задания: кладограммы и последовательность появления структур у животных, защитную окраску, биогеографические доказательства движения материков, филогенетические деревья, эндосимбиоз и эволюцию хлоропластов, критерии вида, гомологичные органы. К каждому в списке выше дан полный ход решения. Найди похожее задание и сравни его со своим. Если такого нет, сфотографируй своё условие и получи решение с ходом.