Типы эволюционных изменений
Идею о том, что развитие организмов происходит дивергентно, высказал впервые Чарльз Дарвин. Он считал, что появляющиеся различия в строении организмов приводят к приспособлению к экологическим и географическим условиям, а также к появлению географических изолятов и местных экологических или географических форм.
В основе всего процесса эволюции лежит дивергенция форм, которая обусловливается борьбой за существование, мутационным процессом и естественным отбором.
В качестве примера дивергентного развития можно привести класс двустворчатых моллюсков, распавшийся на ряд приспособленных к разным условиям обитания в пресных и морских водах, отрядов.
В результате дивергенции любой группы живых организмов происходит специализация отдельных представителей. Общность происхождения обусловливает общность происхождения, а приспособление к разным условиям существования – различия.
В 1905 году Х. Осборном был предложен термин «адаптивная радиация», полнее, чем дивергенция, отражавший пути развития любой группы.
Сущность адаптивной радиации можно выразить так: наибольшая сумма жизни получается при наибольшем разнообразии, при дивергенции давление внутривидовых и межвидовых противоречий снижается и увеличивается коэффициент выживаемости.
Под конвергенцией понимается приобретение неродственными организмами сходных признаков в процессе приспособления к сходным условиям, различия объясняются отсутствием родства.
Сходство проявляется только во внешней форме тела или отдельных органов, оно не затрагивает основную организацию. Примерами конвергентных форм являются:
- акула,
- дельфин,
- ихтиозавр,
- коралл,
- рудист,
- усоногий рачок.
Параллелизм означает независимое приобретение сходных признаков родственными организмами. В случае параллелизма сходство обусловлено общностью происхождения и процессом приспособления к сходным условиям обитания. Например, у амфибий и двоякодышащих рыб происходило параллельное развитие кровеносной системы и сердца.
Параллельность в развитии обусловлена близким родством двух групп, которые имеют сходную наследственную основу, нормы реакций и взаимоотношения со средой.
В результате внешнего сходства одной или нескольких форм, которые относятся к одной и той же систематической группе, возникает гомеоморфия.
Адаптивная радиация
Адаптивной радиацией называется процесс развития какой-либо гомологичной структуры у разных представителей данной группы в различных направлениях, в соответствии с выполняемыми ею различными функциями.
В любой таксономической группе выше видового ранга можно найти примеры адаптивной радиации.
У всех принадлежащих к определенному классу организмов есть ряд диагностических признаков. Различия между разными видами одного класса позволяют этим организмам вести различный образ жизни, который приспособлен к определенному месту и условиям обитания. Например, основа структуры ротовых частей насекомых одинакова. Она состоит из верхней губы, пары жвал, подглоточника, пары максилл и нижней губы. Насекомые могут использовать разнообразную пищу. Это возможно благодаря тому, что у разных видов одни структуры видоизменены или увеличены, другие утрачены или редуцированы. В результате ротовой аппарат насекомых оказывается очень разнообразным.
Такая высокая степень адаптивной радиации у насекомых является отражением приспособляемости и полезности главных особенностей данной группы. Благодаря такой эволюционной пластичности насекомые смогли занять широкий диапазон экологических ниш. Степень адаптивной радиации является одним из связанных между собой критериев, которые отражают биологический успех какой-либо таксономической группы. Возраст группы и число видов, относящихся к ней, являются другими критериями.
Присутствие у организма-предка и какой-либо физиологической функции либо структуры, и наличие этой функции или структуры в модифицированной форме и более высокоразвитых организмов говорит о том, что последние произошли путем видоизменения первого. Это является основой эволюционной теории.
Адаптивная радиация указывает на возможность дивергентной эволюции, которая основана на модификации гомологичных структур. В этом заключается значение адаптивной радиации.
Сходные структуры, особенности образа жизни или особенности физиологии, которые наблюдаются у организмов, не связанных филогенетическим родством, но имеющих адаптации для осуществления одних и тех же функций, называются аналогичными. Примерами аналогичных структур являются глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных, колючки растений и иглы животных, крылья летучих мышей и насекомых, наличие нейрогормонов в волосках крапивы и т.д. Сходство между подобными структурами является исключительно внешним. Например, крылья у птиц и летучих мышей поддерживаются костями, а крылья насекомых – жесткими жилками. Глаза и позвоночных, и головоногих моллюсков развиваются по-разному: у головоногих нет слепого пятна, которое сеть у позвоночных. Это объясняется тем, что сетчатка головоногих не инвертирована, фоторецепторы обращаются в сторону падающего на них света. У позвоночных сетчатка инвертирована, фоторецепторы отделены от падающего света нейронами.
Существование аналогичных структур подтверждает возможность конвергентной эволюции, которую можно объяснить как результат воздействия среды обитания путем естественного отбора, который благоприятствует изменениям, обеспечивающим организмам повышенный уровень выживаемости и репродуктивный потенциал.
Пример параллельной эволюции плацентарных и сумчатых млекопитающих хорошо отражает значение дивергенции, которая подтверждает эволюционный процесс, и конвергенции, которая указывает на механизм эволюционных изменений. По мнению ученых, обе группы прошли конвергентную эволюцию, в результате которой заняли сходные экологические ниши в разных частях планеты.
