Gyvybės kilmės ir jos raidos klausimai mokslininkus glumina nuo senų senovės. Žmonės visada siekė priartėti prie šių paslapčių, taip darydami pasaulį suprantamesnį ir nuspėjamesnį. Daugelį amžių dominavo požiūris į dieviškąjį Visatos ir gyvybės pradą. Evoliucijos teorija palyginti neseniai užėmė garbingą vietą kaip pagrindinė ir labiausiai tikėtina visos gyvybės mūsų planetoje vystymosi versija. Jos pagrindines nuostatas XIX amžiaus viduryje suformulavo Charlesas Darwinas. Po to sekęs šimtmetis pasauliui suteikė daug atradimų genetikos ir biologijos srityse, kurie leido įrodyti Darvino mokymų pagrįstumą, jį išplėsti, sujungti su naujais duomenimis. Taip atsirado sintetinė evoliucijos teorija. Ji perėmė visas garsaus tyrinėtojo idėjas ir įvairių sričių mokslinių tyrimų rezultatus nuo genetikos iki ekologijos.
Iš asmens į klasę
Biologinė evoliucija – tai istorinė organizmų raida, pagrįsta unikaliais genetinės informacijos funkcionavimo procesaistam tikros aplinkos sąlygos.
Pradinis visų transformacijų etapas, galiausiai vedantis į naujos rūšies atsiradimą, yra mikroevoliucija. Tokie pokyčiai laikui bėgant kaupiasi ir baigiasi susiformuojant naujam aukštesniam gyvų būtybių organizavimo lygiui: genčiai, šeimai, klasei. Supraspecifinių struktūrų susidarymas paprastai vadinamas makroevoliucija.
Panašūs procesai
Abu lygiai iš esmės yra vienodi. Tiek mikro, tiek makro pokyčių varomosios jėgos yra natūrali atranka, izoliacija, paveldimumas, kintamumas. Esminis šių dviejų procesų skirtumas yra tas, kad skirtingų rūšių kryžminimas praktiškai neįtraukiamas. Dėl to makroevoliucija grindžiama tarprūšine atranka. Didžiulį indėlį į mikroevoliuciją įneša laisvas keitimasis genetine informacija tarp tos pačios rūšies individų.
Ženklų konvergencija ir divergencija
Pagrindinės evoliucijos kryptys gali būti įvairių formų. Galingas gyvenimo įvairovės š altinis yra bruožų skirtumai. Ji veikia tiek konkrečioje rūšyje, tiek aukštesniuose organizacijos lygiuose. Aplinkos sąlygos ir natūrali atranka lemia vienos grupės padalijimą į dvi ar daugiau, besiskiriančių tam tikromis savybėmis. Rūšies lygmeniu skirtumai gali būti grįžtami. Tokiu atveju susidariusios populiacijos vėl susilieja į vieną. Aukštesniuose lygiuose procesas yra negrįžtamas.
Kita forma yra filetinė evoliucija, kuri apima rūšies transformaciją neatskiriant individogyventojų. Kiekviena nauja grupė yra ankstesnės palikuonis ir kitos protėvis.
Ženklų konvergencija arba „suartėjimas“taip pat reikšmingai prisideda prie gyvenimo įvairovės. Vystantis nesusijusioms organizmų grupėms, veikiant toms pačioms aplinkos sąlygoms, individuose susidaro panašūs organai. Jų struktūra panaši, bet skirtinga kilmė ir atlieka beveik tas pačias funkcijas.
Lygiagretumas yra labai artimas konvergencijai – evoliucijos formai, kai iš pradžių skirtingos grupės vystosi panašiai, veikiamos toms pačioms sąlygoms. Tarp konvergencijos ir lygiagretumo yra plona linija, todėl dažnai sunku priskirti tam tikros organizmų grupės evoliuciją vienai ar kitai formai.
Biologinė pažanga
Pagrindinės evoliucijos kryptys pirmą kartą buvo aprašytos A. N. Severtsovas. Jis siūlė akcentuoti biologinės pažangos sampratą. Mokslininko darbuose nubrėžiami būdai, kaip tai pasiekti, pagrindiniai evoliucijos keliai ir kryptys. Severtsovo idėjas sukūrė I. I. Šmalhauzenas.
Pagrindinės mokslininkų nustatytos organinio pasaulio evoliucijos kryptys yra biologinė pažanga, regresija ir stabilizavimasis. Pagal pavadinimą nesunku suprasti, kuo šie procesai skiriasi vienas nuo kito. Pažanga lemia naujų savybių formavimąsi, didinančių organizmo prisitaikymo prie aplinkos laipsnį. Regresija išreiškiama grupės dydžio ir jos įvairovės sumažėjimu, galiausiai vedančiu į išnykimą. Stabilizacija apima įgytų savybių konsolidavimą ir jų perdavimą iš kartos į kartągeneravimas palyginti nepakitusiomis sąlygomis.
Siauresne prasme, nurodant pagrindines organinės evoliucijos kryptis, jie reiškia būtent biologinę pažangą ir jos formas.
Yra trys pagrindiniai būdai pasiekti biologinę pažangą:
- arogenezė;
- alogenezė;
- katagenezė.
Arogenezė
Šis procesas leidžia padidinti bendrą organizavimo lygį dėl aromorfozės susidarymo. Siūlome paaiškinti, ką reiškia ši sąvoka. Taigi aromorfozė yra evoliucijos kryptis, vedanti į kokybinius gyvų organizmų pokyčius, kartu su jų komplikacijomis ir adaptacinių savybių padidėjimu. Pasikeitus struktūrai, individų funkcionavimas tampa intensyvesnis, atsiranda galimybė panaudoti naujus, anksčiau nenaudotus išteklius. Dėl to organizmai tam tikra prasme tampa laisvi nuo aplinkos sąlygų. Aukštesniame organizacijos lygmenyje jų pritaikymai iš esmės yra universalūs, suteikiantys galimybę vystytis nepaisant aplinkos sąlygų.
Geras aromorfozės pavyzdys – stuburinių gyvūnų kraujotakos sistemos transformacija: keturių kamerų atsiradimas širdyje ir dviejų kraujotakos ratų – didelio ir mažo – atsiskyrimas. Augalų evoliucijai būdingas didelis šuolis į priekį dėl žiedadulkių vamzdelio ir sėklos susidarymo. Aromorfozės sukelia naujų taksonominių vienetų: klasių, skyrių, tipų ir karalysčių atsiradimą.
Aromorfozė, pasak Severtsovo, yra gana reta evoliucinė ligareiškinys. Tai žymi morfofiziologinę pažangą, kuri savo ruožtu inicijuoja bendrą biologinę pažangą, kurią lydi reikšmingas prisitaikymo zonos išsiplėtimas.
Socialinė aromorfozė
Atsižvelgdami į žmonių rasės evoliucijos kryptį, kai kurie mokslininkai įveda „socialinės aromorfozės“sąvoką. Tai reiškia visuotinius socialinių organizmų ir jų sistemų vystymosi pokyčius, sukeliančius komplikaciją, didesnį prisitaikymą ir visuomenių tarpusavio įtakos didėjimą. Tokios aromorfozės apima, pavyzdžiui, valstybės atsiradimą, spausdinimą ir kompiuterines technologijas.
Alogenezė
Biologinės pažangos eigoje formuojasi ir mažiau globalaus pobūdžio pokyčiai. Jie yra alogenezės esmė. Ši raidos kryptis (lentelė žemiau) labai skiriasi nuo aromorfozės. Tai nekelia organizacijos lygio. Pagrindinė alogenezės pasekmė yra idioadaptacija. Tiesą sakant, tai privatus pokytis, kurio dėka organizmas sugeba prisitaikyti prie tam tikrų sąlygų. Ši organinio pasaulio evoliucijos kryptis leidžia glaudžiai susijusioms rūšims gyventi labai skirtingose geografinėse vietovėse.
Išraiškingas tokio proceso pavyzdys – vilkų šeima. Jo rūšys aptinkamos įvairiose klimato zonose. Kiekvienas iš jų tam tikru būdu prisitaiko prie aplinkos, tačiau nėra žymiai pranašesnis už bet kurią kitą rūšį.
Mokslininkai nustato keletą idioadaptacijų tipų:
- formos (pavyzdžiui, supaprastinto kūnovandens paukščiai);
- pagal spalvą (įskaitant mimiką, įspėjimą ir apsaugines spalvas);
- reprodukcijai;
- judėjimui (vandens paukščių membranos, paukščių oro maišas);
- prisitaikymas prie aplinkos sąlygų.
Aromorfozės ir idioadaptacijos skirtumai
Kai kurie mokslininkai nesutinka su Severtsovu ir nemato pakankamai priežasčių atskirti idioadaptacijas ir aromorfozes. Jie mano, kad pažangos mastą galima įvertinti tik praėjus daug laiko nuo pokyčio. Tiesą sakant, sunku suvokti, kokius evoliucinius procesus sukels nauja kokybė ar išvystytas gebėjimas.
Severtsovo pasekėjai linkę manyti, kad idioadaptacija turėtų būti suprantama kaip kūno formų transformacija, per didelis organų vystymasis ar sumažinimas. Aromorfozės yra reikšmingi embriono vystymosi ir naujų struktūrų formavimosi pokyčiai.
Katagenezė
Biologinė evoliucija gali tęstis supaprastinant organizmų struktūrą. Katagenezė – tai bendra degeneracija, procesas, vedantis į gyvų būtybių organizavimo mažėjimą. Pagrindinis šios evoliucijos linijos rezultatas (žemiau pateikta lentelė, kurioje lyginami trys keliai) yra vadinamųjų katamorfozių arba primityvių ženklų, pakeičiančių prarastus progresyvius, atsiradimas. Organizmų, praėjusių bendros degeneracijos stadiją, pavyzdys gali būti bet kuris parazitas. Dažniausiai jie praranda galimybę judėti savarankiškai, jų nervų sistema labai supaprastėja.ir kraujotakos sistemos. Tačiau atsiranda įvairių pritaikymų geresniam įsiskverbimui į šeimininko kūną ir fiksavimui tinkamuose organuose.
| Arogenezė | Alogenezė | Katagenezė | |
| Esminis pakeitimas | aromorfozė | idioadaptacija | katamorfozė |
| Kirties esmė |
|
|
|
| Pavyzdžiai |
|
|
|
Santykis
Pagrindinės evoliucijos kryptys yra tarpusavyje susijusios ir istorinės raidos eigoje nuolat keičia viena kitą. Po kardinalių transformacijų aromorfozės ar degeneracijos pavidalu prasideda laikotarpis, kai dėl atskirų skirtingų geografinių zonų dalių išsivystymo nauja organizmų grupė pradeda stratifikuotis. Evoliucija prasideda per idioadaptaciją. Po kurio laiko susikaupę pokyčiai veda į naują kokybinį šuolį.
Augalų evoliucijos kryptis
Šiuolaikinė flora atsirado ne iš karto. Kaip ir visi organizmai, jis nuėjo ilgą kelią. Augalų evoliucija apėmė kelių svarbių aromorfozių įgijimą. Pirmasis iš jų buvo fotosintezės atsiradimas, leidęs pirmykštiems organizmams panaudoti saulės šviesos energiją. Palaipsniui dėl morfologijos ir fotosintezės savybių pokyčių atsirado dumblių.
Kitas žingsnis buvo žemės plėtra. Norint sėkmingai įvykdyti „misiją“, prireikė dar vienos aromorfozės - audinių diferenciacijos. Atsirado samanų ir sporinių augalų. Tolesnė organizacijos komplikacija yra susijusi su reprodukcijos proceso ir metodų transformacija. Tokios aromatinės morfozės kaip kiaušialąstė, žiedadulkės ir, galiausiai, sėklos, būdingi gimnasėkliams, kurie evoliuciniu požiūriu yra labiau išsivysčiusi nei sporos.
Toliau augalų evoliucijos keliai ir kryptys pakrypo link dar didesnio prisitaikymo prie aplinkos sąlygų, didinant atsparumą nepalankiems veiksniams. Dėl piestelės ir gemalo sluoksnio atsiradimo žydėjimo argaubtasėkliai, kurie šiandien yra biologinio progreso būsenoje.
Gyvūnų Karalystė
Eukariotų (eukariotų ląstelėje yra suformuotas branduolys) evoliucija su heterotrofiniu mitybos tipu (heterotrofai nesugeba sukurti organinių medžiagų chemo- ar fotosintezės būdu) taip pat buvo lydima audinių diferenciacijos pirmaisiais etapais. Koelenteratai turi vieną pirmųjų reikšmingų aromatomorfozių gyvūnų evoliucijoje: embrionuose susidaro du sluoksniai – ekto- ir endoderma. Apvaliųjų ir plokščiųjų kirmėlių struktūra jau tampa sudėtingesnė. Jie turi trečiąjį gemalo sluoksnį – mezodermą. Ši aromorfozė leidžia toliau diferencijuoti audinius ir atsirasti organams.
Kitas etapas – antrinės kūno ertmės formavimas ir tolesnis jos skirstymas į skyrius. Annelidai jau turi parapodijas (primityvus galūnių tipas), taip pat kraujotakos ir kvėpavimo sistemas. Parapodijų transformacija į sąnarines galūnes ir kai kurie kiti pokyčiai sukėlė nariuotakojų tipo atsiradimą. Jau nusileidę vabzdžiai pradėjo aktyviai vystytis dėl embrioninių membranų atsiradimo. Šiandien jie yra labiausiai prisitaikę gyventi žemėje.
Tokios pagrindinės aromatinės morfozės kaip notochordo, nervinio vamzdelio, pilvo aortos ir širdies susidarymas leido atsirasti Chordata tipo. Dėl daugybės laipsniškų pokyčių gyvų organizmų įvairovė pasipildė žuvimis, amnionais ir ropliais. Pastarasis dėl embrioninių membranų nustojo priklausyti nuo vandens ir pateko į sausumą.
Kitasevoliucija eina kraujotakos sistemos transformacijos keliu. Yra šiltakraujų gyvūnų. Prisitaikymas prie skrydžio leido atsirasti paukščiams. Tokios aromorfozės kaip keturių kamerų širdis ir dešiniojo aortos lanko išnykimas, priekinių smegenų pusrutulių padidėjimas ir žievės vystymasis, kailio ir pieno liaukų susidarymas bei daugybė kitų pakitimų lėmė. žinduoliai. Tarp jų evoliucijos procese išsiskyrė placentos gyvūnai, o šiandien jie yra biologinės pažangos būsenoje.
Žmonių rasės evoliucijos kryptys
Šiuolaikinių žmonių protėvių kilmės ir evoliucijos klausimas dar nebuvo nuodugniai ištirtas. Paleontologijos ir lyginamosios genetikos atradimų dėka pasikeitė jau nusistovėjusios idėjos apie mūsų „kilmę“. Dar prieš 15 metų vyravo požiūris, kad hominidų evoliucija seka linijinį tipą, tai yra, ji susideda iš vis labiau išsivysčiusių formų, paeiliui keičiančių viena kitą: australopitekas, įgudęs žmogus, archantropas, neandertalietis (paleoantropas), neoantropas. (šiuolaikinis žmogus). Pagrindinės žmogaus evoliucijos kryptys, kaip ir kitų organizmų atveju, lėmė naujų adaptacijų formavimąsi, organizuotumo lygio kilimą.
Tačiau per pastaruosius 10–15 metų gauti duomenys rimtai pakoregavo jau susidariusį vaizdą. Nauji radiniai ir atnaujintos datos rodo, kad evoliucija buvo sudėtingesnė. Paaiškėjo, kad Hominina pošeimį (priklauso Hominidų šeimai) sudaro beveik dvigubai daugiau rūšių neibuvo svarstoma anksčiau. Jo raida nebuvo linijinė, o apėmė kelias vienu metu besivystančias linijas ar šakas, progresyvias ir aklavietes. Skirtingu metu kartu egzistavo trys ar keturios ar daugiau rūšių. Šios įvairovės susiaurėjimas įvyko dėl evoliuciškai labiau išsivysčiusių grupių išstūmimo į kitas, mažiau išsivysčiusias grupes. Pavyzdžiui, dabar visuotinai priimta, kad neandertaliečiai ir šiuolaikiniai žmonės gyveno tuo pačiu metu. Pirmieji nebuvo mūsų protėviai, o buvo lygiagreti šaka, kurią išstūmė labiau pažengę homininai.
Laipsniški pakeitimai
Pagrindinės aromorfozės, lėmusios pošeimos klestėjimą, išlieka neabejotinos. Tai yra dvikojis ir smegenų padidėjimas. Mokslininkai nesutaria dėl pirmojo susidarymo priežasčių. Ilgą laiką buvo manoma, kad tai buvo priverstinė priemonė, būtina atvirų erdvių plėtrai. Tačiau naujausi duomenys rodo, kad žmonių protėviai vaikščiojo dviem kojomis net ir gyvenimo ant medžių laikotarpiu. Šis gebėjimas juose atsirado iškart po atsiskyrimo nuo šimpanzių linijos. Remiantis viena versija, homininai iš pradžių judėjo kaip šiuolaikiniai orangutanai, stovėdami abiem kojomis ant vienos šakos ir laikydami rankas ant kitos.
Smegenų augimas vyko keliais etapais. Pirmiausia tai prasidėjo nuo Homo habilis (parankinio žmogaus), kuris išmoko pasigaminti paprasčiausius įrankius. Smegenų tūrio padidėjimas sutapo su mėsos dalies padidėjimu homininų racione. Atrodo, kad habilis buvo šiukšlintojai. Kitą smegenų padidėjimą taip pat lydėjo mėsinio maisto kiekio padidėjimas irmūsų protėvių perkėlimas už gimtojo Afrikos žemyno ribų. Mokslininkai teigia, kad mėsos dalies padidėjimas maiste yra susijęs su būtinybe papildyti energiją, išleistą išsiplėtusių smegenų darbui palaikyti. Manoma, kad kitas šio proceso etapas sutapo su ugnies vystymusi: virtas maistas skiriasi ne tik kokybe, bet ir kaloringumu, be to, gerokai sumažėja kramtymo laikas.
Pagrindinės organinio pasaulio evoliucijos kryptys, veikusios daugelį amžių, suformavo šiuolaikinę florą ir fauną. Proceso judėjimas link prisitaikymo prie kintančių aplinkos sąlygų lėmė didžiulę gyvybės formų įvairovę. Pagrindinės evoliucijos kryptys vienodai veikia visuose organizacijos lygiuose, tai liudija biologijos, ekologijos ir genetikos duomenys.
