Ульяна Карелина

Классификация

Таксономия, несомненно, является наиболее спорной наукой. Существует множество свидетельств того, что таксономия чрезвычайно важна была и для Чарльза Дарвина. Чтобы исследовать тему заново, основываясь на современных представлениях, лучше начать с собственных слов Дарвина. Ключевым моментом в «Происхождении видов» является следующее высказывание: "Поистине изумителен тот факт (хотя мы его не замечаем, так он обычен), что все животные и все растения во все времена и повсюду связаны в группы, соподчиненные одна другой так, как это везде наблюдается, а именно: разновидности одного вида наиболее тесно связаны друг с другом; менее тесно и неравномерно связаны виды одного рода, образующие надвиды и подроды, еще менее близки между собою виды различных родов, связанных различными степенями взаимной близости и образующих подсемейства, семейства, отряды, подклассы и классы" (глава 4). Эта ключевая цитата подчеркивает, что во времена Дарвина многие европейские натуралисты считали, что организмы были «связаны» друг с другом и, что их классификация должна выражать эти отношения. В течение десятилетий до 1859 года Дарвин изучал учения своих коллег и прекрасно понимал, что все они придерживаются разных мнений. Некоторые предполагали, что наблюдаемые сходства и различия вытекают из функциональных особенностей, другие, что эмбриологические силы каким-то образом вызвали сходства, и не многие думали, что поразительная близость форм видов в том же роде является свидетельством исторического происхождения от общего предка.

В настоящее время классификация живых организмов до сих пор четко не установилась и претерпевает постоянные изменения. Современные исследователи представляют консенсусную классификацию жизни, охватывающая более 1,6 миллиона видов. Эта классификация не является ни филогенетической, ни эволюционной, а представляет собой консенсусную точку зрения, которая учитывает таксономический выбор и практические компромиссы между различными мнениями экспертов и противоречивыми доказательствами на границах между таксонами и рядами основных таксонов, включая царства. Такая современная всеобъемлющая иерархия ранее не существовала на этом уровне специфики.

Сегодня классификация живых организмов базируется на ряде признаков. Это прежде всего особенности происхождения и исторического развития, морфологическое и анатомическое строение, данные эмбрионального развития, биохимические особенности. Новейшие методы цитологии, генетики и молекулярной биологии позволяют получить более полные данные о том или ином организме. В последнее время огромную роль играет информационная биология, которая позволяет анализировать большие массивы данных и делать некоторые заключения о происхождении организмов.

Биологическая классификация (таксономия) направлена ​​на упрощение и упорядочение огромного разнообразия жизни в последовательные единицы, называемые таксонами, которые имеют широко принятые названия и чьи члены имеют важные свойства. В настоящее время нет единого мнения среди таксономистов мира, касающихся того, какую классификационную схему использовать для общей иерархии жизни.

Филогения является основой для биологических классификаций, но по-прежнему существуют сильные споры по поводу учета их эволюционного расхождения или информационного содержания, отличного от изначальной схемы ветвления.

Самая последняя классификация была опубликована более 30 лет назад, до появления современного молекулярного анализа. Но теперь, учитывая самые современные данные, создается более полная классификация живых организмов.

Аналогичные органы

Структурные особенности, которые выполняют общие функции у разных видов, но при этом имеют разное происхождение, называются аналогичными структурами, и это явление называется аналогией.

Глаза людей и осьминогов почти одинаковы по структуре и внешнему виду, несмотря на то, что они отличаются друг от друга эволюционными путями. Оба организма имеют стереоскопическое зрение, хотя они относятся к совершенно несвязанным классам, то есть к Vertebrata и Cephalopoda, соответственно.

Конвергенция сыграла очень важную роль в развитии сложных форм жизни с момента появления первых организмов. Крылья птиц и летучих мышей выглядят похожими по структуре, хотя они эволюционировали независимо друг от друга. Это связано с адаптацией к аналогичной среде. Этот процесс известен как конвергентная эволюция. Дарвин считал, что именно конвергенция является источником появления аналогичных структур у организмов.

Клыки слонов и грызущие передние зубы бобров - это резцы. Они были унаследованы от общих предков, но со временем эволюционировали в соответствии с определенным способом использования, и теперь они очень сильно отличаются друг от друга. Аналогичные и гомологичные структуры похожи друг на друга, но проявляют значительное различие в истории их предков. Последние развиты у разных типов организмов и получены от общего предка.

Конечности четвероногих и членистоногих аналогичны друг другу, и они развились после кембрийского взрыва более миллиарда лет назад. Тетраподы развивались из рыб около 370 миллионов лет назад, а предки членистоногих были наземными беспозвоночными. Таким образом, эти структуры были независимо развиты. Ноги позвоночных и насекомых выполняют одну и ту же функцию, но имеют разные структуры и эволюционные истории. Оба класса были получены из двух разных источников. Здесь представлено изображение, в котором сравниваются конечности четырех разных типов млекопитающих: людей, лошадей, дельфинов и летучих мышей. Цветной указатель указывает на разницу в размере и форме различных частей тела. Несмотря на преобразования, конечности используются для одной и той же функции, т. е. движение.

Одно из наиболее легко наблюдаемых аналогичных сходств относится к плавникам различных животных. Например, плавники, присутствующие у птиц ("ласты"), таких как пингвины, и млекопитающих, таких как дельфины, нацелены на одно и то же. Но поскольку оба принадлежат к разным классам позвоночных, их эволюционная линия должна быть совершенно иной. Несмотря на это, оба организма развили части тела, которые похожи, но выполняют более или менее схожую функцию. То же самое можно наблюдать в случае плавников, принадлежащих акулам и дельфинам. Первые классифицируются как рыбы, в то время как последние представляют собой разнообразные млекопитающие, которые процветают в воде. Таким образом, плавники имеют одинаковую функцию в обоих организмах, т. е. управление движением в воде, но сами организмы совершенно не связаны друг с другом в отношении их эволюционного пути.

Другим примером является сходство между бататам и картофелем. Оба вида овощей развивались по разным линиям и проявляли ту же функцию. т.е. хранение питательных веществ в их клубневой массе. Но картофель находится в форме стебля, который находится под землей, тогда как батат - это корень. Аналогичным образом, картофель и кактус также широко классифицируются как стебли. Но картофель можно выращивать на сельскохозяйственных полях, а кактусы - в основном пустынные растения. Оба этих вида растений эволюционировали по-разному, но в их стеблевой форме питательные вещества хранятся внутри тканей.

Продолжающийся процесс эволюции можно проследить с помощью сравнительной анатомии, биогеографии, находок ископаемых и благодаря молекулярным методам. Аналогия - это один из аспектов эволюционной биологии, в котором говорится, что структуры сходны не из-за эмбрионального происхождения, а из-за сходства функций. Аналогии развиваются, когда проблемы, с которыми сталкиваются два вида, схожи.

Дарвин говорил, что существа с гомологичными органами были связаны друг с другом эволюцией и что эти органы должны были развиваться у какого-то общего предка. Однако его утверждение не основывается на каких-либо доказательствах и было просто предположением, основанным на внешних сходствах. Со времени Дарвина до сих пор не было найдено убедительных доказательств для обоснования этих утверждений. В свете этого эволюционисты больше не называют эти органы гомологичными - то есть, исходя из какого-то общего предка - но аналогичными или проявляющими сходство, будучи не связанным посредством эволюции. Но многие виды, среди которых эволюционисты не смогли установить эволюционную связь, имеют сходные органы. Крыло - самый известный пример. Летучие мыши, которые являются млекопитающими, имеют крылья и птицы. Мухи и многие разновидности насекомых имеют крылья, но эволюционисты не смогли установить какую-либо эволюционную связь или отношения между этими различными классами. Согласно эволюционной теории, крылья случайно оказались в четырех независимых группах: у насекомых, летающих рептилий, птиц и летучих мышей. Когда эволюционисты пытаются объяснить эти четыре случая механизмами естественного отбора / мутации и утверждают сходство структуры между ними, биологи сталкиваются с серьезным тупиком.

Млекопитающие являются одним из наиболее конкретных примеров, которые приводят эволюционный тезис в тупик. Современная биология соглашается с тем, что все млекопитающие делятся на две основные категории: плацентарные и сумчатые. Эволюционисты полагают, что эта разница возникла с первыми млекопитающими и, что каждая категория подверглась другой эволюционной истории, независимо от другой.

Одним из интересных сходств между плацентарными млекопитающими и сумчатыми является сходство между североамериканским волком и тасманским. Первый классифицируется как млекопитающее с плацентой; второй - как сумчатое животное. (Предполагается, что контакт между сумчатыми и плацентарными был разорван, когда Австралия и ее прибрежные острова были отделены от континента Антарктиды, и что в то время не было видов волков.) Но структурно, скелеты североамериканского волка и тасманского почти идентичны.

Подобные сходства, которые эволюционисты-биологи не могут принять в качестве примеров гомологии, показывают, что подобные органы не доказывают тезис об эволюции от общего предка.

Развитие и эмбриология

Эмбриология по-прежнему является важным фактором изучения биологической эволюции и может использоваться для определения сходства и различий между различными видами.

Удивительное сходство в появлении эмбрионов у разных видов животных наблюдалось еще в XIX веке такими учеными, как Карл фон Бэр, Чарльз Дарвин и Эрнст Геккель. Такие наблюдения побудили к созданию гипотезы о том, что индивидуальное развитие организма отражает его эволюционную историю или филогению. Теперь же двум группам ученых удалось в первый раз продемонстрировать, что существуют параллели между индивидуальным развитием и филогенезом на уровне экспрессии генов.

Современные исследования показывают содержание в геноме древних генов. Эти древние гены выражены в течение среднего «филотипического периода» эмбрионального развития для всех видов. Поэтому развитие человека, рыбы и других эмбрионов порой связано с особенностями, такими как хвосты и жаберные структуры. Человеческие эмбрионы похожи на эмбрионы многих других видов, потому что все животные несут такие древние гены. Эти гены относятся к происхождению клеток, которые выражаются во время средней фазы эмбрионального развития, согласно двум отдельным статьям, опубликованным в Nature.

Результаты помогают объяснить, почему у наших эмбрионов есть хвост, когда им несколько недель, и почему человеческие эмбрионы сохраняют другие характеристики, такие как похожие на шерсть волосы и сходство с эмбрионами рыб, которые наблюдаются на стадиях развития других видов.

Другая группа исследователей подошли к загадке сходства эмбрионов с другой точки зрения: они измерили различия в экспрессии генов между различными видами плодовой мухи Drosophila. Снова ученые заметили, что развитие среди разных видов было сопоставимо в течение средней филотипической фазы. Гены, которые активны в течение среднего эмбрионального периода, участвуют в организации общего плана тела организма, такого как оси тела и основных тканей и органов. Более ранние и более поздние этапы развития вместо этого используют гены, предоставленные матерью, участвующие в адаптации к окружающей среде.

Эволюционист Чарльз Дарвин заметил такие закономерности у других видов, но два новых исследования показывают, что происходит на генетическом уровне. Все они поддерживают так называемую «модель песочных часов» эмбриогенеза. Такое название связано с тем, что средняя точка отмечает часто разделяемый филотипический период, когда основной план тела человека заложен, тогда как начальная и конечная точки более генетически расходятся и уникальны для конкретных видов.

Сходство животных в центре песочных часов разделяют виды в одной и той же группе организмов, то есть среди всех позвоночных (включая млекопитающих, рыб и птиц) или среди всех насекомых, но не между насекомыми и позвоночными.

Таким образом, эмбрионы человека на определенном этапе имеют хвостовые и складчатые шейные структуры, которые в рыбе впоследствии превращаются в жабры. Эти исследования показывают, что натуралисты, такие как Карл фон Бэр, Чарльз Дарвин и Эрнст Геккель, были в основном верны в своей гипотезе о том, что эмбриональное развитие является отражением филогении.

Рудименты

Рудиментарные органы уже давно являются одним из классических аргументов, используемых в качестве доказательства эволюции . Дарвин уделил этому аспекту изучения немало времени. Он был убежден, что рудименты являются ярким доказательством его эволюционного учения. Аргумент таков: живые организмы, включая человека, содержат органы, которые когда-то были функциональными в нашем эволюционном прошлом, но теперь бесполезны или имеют уменьшенную функцию . Что еще более важно, рудиментарные органы считают некоторые эволюционисты доказательством против творения, так как они считают, что Творец не стал бы создавать бесполезные органы .

Дарвин предположил, что эти рудиментарные органы когда-то были , необходимы для выживания, но со временем потребность в них перестала существовать. Со времен Дарвина аппендикс был ярким примером «бесполезного» органа. По мнению большинства эволюционистов, аппендикс - это рудимент слепой кишки (расширенная область в начале толстой кишки), оставшаяся от наших предков, питающихся растениями . Важным моментом является то, что наличие или отсутствие аппендикса не показывает никакой эволюционной картины . Аппендикс не встречается у беспозвоночных, амфибий, рептилий или птиц . Только несколько разнообразных млекопитающих имеют этот орган .

Дарвин первым популяризировал идею о том, что зубы мудрости являются рудиментарными остатками наших обезьяноподобных предков . Зубы мудрости, известные как третьи моляры, обычно появляются в возрасте от 15 до 27 лет как в верхней, так и в нижней челюстях человека . Многие эволюционисты считают их рудиментарными, потому что в отличие от обезьян, третье моляры часто не развиваются должным образом у человека из-за нехватки места в челюсти . Они утверждают, что обезьяны с их наклонным лицом имеют более длинные челюсти, чем человек, и что, когда обезьяноподобные существа эволюционировали в людей с вертикальным лицом и более короткими челюстями, больше не было места для третьих моляров .

Заключение

Таким образом, учитывая современные научные взгляды на проблему взаимного родства организмов, которая волновала Дарвина, можно сказать, что только комплексный подход с применением самых разнообразных научных методов позволит нам приблизиться к разрешению этой проблемы.