Доказательства реальности эволюции

Доказательства эволюции. Данные палеонтологии —- нау­ки о вымершей фауне (от лат. Фауна — богиня лесов, полей, покровительница животных) и флоре (от лат. Флора — богиня цветов и весны) и об ископаемых останках животных и расте­ний, следует считать самыми весомыми аргументами в дока­зательстве реальности эволюционного процесса. Факты этой науки убедительны ещё и потому, что смены древних флор и фаун происходили в соответствии с геологическими эпохами (от греч. епохе — остановка), каждая из которых отражала определённый период истории Земли. Как известно, проблемой определения возраста Земли занимается не биология, а геоло­гия. Поэтому доказательства исторического развития жизни на Земле, полученные к тому же специалистами совершенно иной области естествознания, особенно убедительны.
Главным палеонтологическим доказательством реально­сти эволюции являются не просто находки древних вымерших животных или растений, а то, что эти ископаемые остатки образуют последовательность ископаемых форм, соответству­ющую процессу эволюционных преобразований определённой группы организмов.
К примеру, если конечность древнего предка лошади, воз­раст которого оценивают в 100 млн лет, сравнить с конечностью современной лошади, то найти в них общее трудно: в первом случае — типичная конечность пятипалого типа, свойствен­ная большинству современных млекопитающих, во втором — конечность с одним третьим пальцем. Тем не менее, находки на обширных пространствах Северной Евразии множества промежуточных по своему строению ископаемых форм показывают, что на самом деле мы видим два крайних варианта одного и того же эволюционного ряда.
Чем древнее ископаемые остатки, тем глубже они залегают в слоях Земли. Именно эта после­довательность залегания позволяет отследить, как одни виды сменяли другие. Поэтому при палеонтологических раскопках землю снимают слой за слоем. При этом чётко фиксируют, в каком слое и в какой последовательности найде­ны те или иные остатки. Самыми подходящими объектами для изучения эволюционного ряда вымерших форм служат остатки животных с твёрдым скелетом, в котором обычно хорошо отражаются признаки вида. Чаще всего это моллюски или млекопитающие. Зная геологический возраст слоев земли, можно в миллионах лет определить период, в котором жил вид. По мере накопления данных и вос­становления последовательности ископаемых форм появляется возможность решить обрат­ную задачу — определить возраст слоев земли по фрагментам костей ископаемых форм. Это направление исследования истории Земли оказалось настолько плодотворным, что на стыке геологии и биологии возникла отдельная наука — биостратиграфия (от греч. биос, лат. стратум — слой, настил и греч. графо — пишу, рисую).
Современная палеонтология обладает арсе­налом и других методов, с помощью которых можно строго доказать наличие последовательных рядов ископа­емых форм. Одним из самых точных является метод радиоавто-графии, основанный на периодах полураспада радиоактивного изотопа С14.
«Живые ископаемые».За миллионы лет от некогда живых существ в лучшем случае остаются только окаменевшие фраг­менты останков, поэтому перед палеонтологами стоит сложная задача воссоздать облик целого организма, зачастую по един­ственной детали. Такие реконструкции во многом зависят от подготовки, знаний и воображения исследователя, потому отчасти субъективны и вызывают сомнения у скептиков. Поэ­тому особую ценность в качестве доказательства правильности палеонтологических реконструкций представляют «живые ископаемые», или реликты (от лат. реликтум — остаток) — дожившие до наших дней виды или группы близких видов древнего происхождения, которые характеризуются рядом признаков вымерших животных или растении прошлых геологических эпох.
Реликтами в царстве животных являются мечехвосты — гигантские морские членистоногие, дости­гающие 60 см в длину; кистепёрая рыба латимерия рептилия гаттерия, внешне напоминающая ящерицу (она сохранилась на нескольких мелких островах недалеко от Новой Зеландии); яйцекладущие млекопитаю­щие (утконос и ехидна), объединяющие признаки репти­лий и млекопитающих.
В царстве растений реликтом считается гинкго двулопастный. Его ещё называют священным деревом. Этому представителю реликтовой флоры голосе­менных около 300 млн лет.
Данные о строении организмов. Одним из ключе­вых положений сравнительной анатомии — науки, изучающей строения тел разных видов организмов и их закономерности, является принцип: чем ближе родство организмов, тем выше их сходство по гомологичным (от греч. гомология — соответствие) признакам. Какие органы или структуры тела называют гомологичными? Прежде всего те, которые имеют общий план строения, развиваются в эмбриогенезе из одних зачатков и обычно выполняют одну и ту же функцию.
Гомологичными, например, являются парные конечно­сти всех позвоночных, развивающиеся из одних и тех же зачатков, а у наземных позвоночных (амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих) — состоящие из одних и тех же костей, которые крепятся к осевому скелету при помощи поясов конечностей. Конечности членистоногих (ракообразных, пауков, насекомых) только аналогичны (от греч. аналогия — схожесть) лапам наземных позвоноч­ных. Они выполняют ту же функцию, будучи органами локомоции, но являются производными наружного скеле­та — кутикулы. Аналогичными органами также являются крылья птиц и бабочек, глаза головоногих моллюсков и млекопитающих.
Примером внешне совсем не похожих гомологичных органов растений, выполняющих разные функции, являются многочисленные случаи видоизменений листовых пластинок: усики гороха, стеблевые чешуйки хвоща, колючки барбариса, чешуйки на корневище и почечные чешуйки, характерные для большинства цветковых растений. Удивительный переходный ряд от лепестков к тычинкам кувшинкинаглядно доказывает, каким образом в процессе эволюции возникли тычинки. У растений также можно найти множество аналогичных органов. Например, колючки барбариса возникают из листьев, белой акации — из прилистни­ков, боярышника — из побегов, а у ежевики — это производные коры.
Убедительными доказательствами процесса эволюции являются рудименты (от лат. рудимен-тум — зачаток) и атавизмы (от лат. атавус — пре­док) — недоразвитые органы или структуры тела, утратившие своё функциональное значение. Отличие рудиментарных органов от атавизмов заключается в том, что первые встречаются у всех особей данного вида без исключения, тогда как вторые — у единич­ных экземпляров. Типичными примерами рудимен­тарных органов животных являются редукция таза у китообразных или крыльев у нелетающей птицы киви, живущей в Новой Зеландии.
Рудиментарные органы и атавизмы есть и у челове­ка. Их наличие доказывает изменяемость человека как биологического вида и указывает на его родственную связь с остальными млекопитающими. Рудиментами являются ушные мышцы и подкожная мускулатура. Примерами атавизма можно назвать случаи появления у людей рудиментарного хвоста, мощного волосяного покрова на теле и наличие не двух, а нескольких пар СОСКОВ.
На первый взгляд, наличие рудиментарных органов — это ничто иное, как подтверждение теории Ламарка об упражне­нии органов и наследовании приобретённых при жизни свойств. Действительно, если организм перестаёт использовать какую-то часть своего тела, то в ряду поколений она постепенно утрачива­ется, Современная генетика даёт следующее объяснение этому интересному эволюционному феномену. Оказывается, в генах, отвечающих за развитие неработающего органа, накапливают­ся рецессивные мутации, что приводит к его недоразвитию. Если же без активной работы органа жизнедеятельность невозможна, то особи с любыми мутациями в этих генах будут иметь низкую приспособленность и соответственно отсекаться естественным отбором, В результате мутации генов, отвечающих за развитие жизненно важных органов, не накапливаются.
Данные эмбриологии также относятся к прямым доказательствам реальности эволюционного процесса. Прежде всего, его доказывает закон зародышевого сходства, сфор­мулированный выдающимся натуралистом Карлом Максимови­чем (Ернестом) Бэром (1792—1876) в первой половине XIX ст. следующим образом: «Чем болееранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между разными организмами. Основаниями послужили следу­ющие факты. Известно, что на ранних стадиях развития эмбрио­ны позвоночных не отличаются друг от друга. Только со средины эмбриогенеза у зародышей появляются признаки, характерные для рыб и амфибий, а ещё позже — признаки, характерные для реп­тилий, птиц и млекопитающих. Очевидно, в данном случае зароды­шевое сходство свидетельствует об общности происхождения и единстве начальных этапов эволюции позво­ночных, в том числе и человека.
Основываясь на приведённых выше фактах, уже во второй поло­вине того же столетия немецкие учёные Фриц Мюллер (1822—1897) и Эрнст Геккель (1834—1919) сфор­мулировали биогенетический закон, согласно которому каждая особь в своём индивидуальном развитии повторяет историю развития своего вида. Обычно этот закон формулиру­ют очень кратко: «онтогенез — это быстрое повторение филогенеза».
Например, все многоклеточные животные проходят в своем развитии одноклеточную стадию, что может рассматриваться как свидетельство происхождения многоклеточных от одно­клеточных, затем стадию одного слоя — бластулы. Так устро­ены самые примитивные многоклеточные — колониальные организмы. Следующий этап развития — двухслойный мешок (гаструла). Этой стадии соответствует организация двухслойных животных — кишечнополостных. Повторение черт строения предковых форм можно отметить и в других случаях.
Наглядной иллюстрацией правильности биогенетического закона является жизненный цикл бесхвостых амфибий. Ока­зывается, совсем не обязательно изучать ископаемые останки древних рыб, чтобы понять — земноводные произошли от рыб. Для этого достаточно изучить строение личинок лягушек — головастиков. Они, так же, как и рыбы, имеют хвост, непарные плавники, жабры, двухкамерное сердце, один круг кровообра­щения и даже особый орган чувств — боковую линию.
Молекулярно-генетические данные. Одним из главных в био­логии является принцип единства химического состава живых организмов. Причём в основе биохимической универсальности живого лежат две группы веществ: белки и нуклеиновые кислоты. Проведённые в последние десятилетия исследования показали, что родственность видов чётко отражается в их сходстве на уров­не первичной структуры ДНК и белков. Получается следующая тенденция: чем родственнее виды друг другу и чем выше их ана­томическое сходство, тем более гомологичными у них являются первичная структура белков и последовательность ДНК. Оказыва­ется, ДНК человека одинакова с ДНК шимпанзе на 98 %.
Различия между видами на уровне первичной структуры ДНК и белков вызваны точковыми мутациями и чётко соответствуют родственности срав­ниваемых видов. Это позволяет однозначно определить генетические (род­ственные) взаимоотношения между сравниваемыми видами и таким образом воссоздавать эволюцию и реконструировать филогению групп организмов, обходясь при этом без палеонтологического материала. Это направление исследований названо молекулярной филогенией. Молекулярные данные, как известно, получают экспериментальным путём. Их легко формализо­вать, а результаты выразить в виде чётких и понятных цифр, отражающих процент одинаковых последовательностей нуклеотидов или аминокислот двух сравниваемых видов (чем больше одинаковых последовательностей — тем виды генетически ближе друг к другу).
Важным итогом применения молекулярных данных стало совпадение в большинстве случаев родственных связей, полученных при помощи молекулярнойфилогениииметодамисравнительнойанатомии, эмбриологии и палеонтологии, а это, в конечном счёте, подтверждает объективность эволюционных событий.
Методы эволюционных исследований. Современная биологическая наука обладает арсеналом методов изучения эволюции.
Геологические и палеонтологические методы исследования связаны с изучением истории Земли, сменами флор и фаун в разные геологические эпохи. Как никакие другие, они позволяют произвести реконструкцию исторического развития живого на Земле.
Акятолшческиеиэ-ибриологическиеметодыдосамогонедавнеговремени оставались главными средствами, благодаря которым удавалось установить механизмы и факторы эволюции организмов, определить эволюционные связи между ними.
Молекулярно-генетические методы являются ключевыми в современ­ных эволюционных исследованиях. Считается, что развитие эволюционной теории определяется насыщением её генетическими идеями и методами. Кроме того, эти методы дают возможность чётко и однозначно определить родственные связи между организмами, изучить эволюционные процессы на молекулярном уровне.
Биогеографические методы основаны на изучении закономерностей гео­графического распределения животных и растений на Земле, которые опре­деляются историческими факторами. Например, зоологам давно известно, что в южной части Австралии и в Южной Америке обитают самые древние виды млекопитающих из ныне живущих (подумайте, о каких видах зверей идёт речь), эволюционно молодые населяет Северную Евразию и Северную Америку, а в тропических экваториальных зонах Земли представлена сред­няя по возрасту фауна млекопитающих.
Поскольку любые процессы протекают не только во времени, но и в про­странстве, то исследования биогеографов (возникновение биогеографиче­ских областей, распределение видов по поверхности Земли, формирование островных фаун) дают очень ценную информацию и эволюционнистам.
Трудно переоценить значение экологических методов исследований в понимании эволюционных процессов. Ведь согласно дарвинизму, эволю­ция — процесс возникновения различных приспособлений, которые выра­батываются в процессе взаимодействия организмов с окружающей средой и закрепляются генетически. Кроме того, биологическая эволюция —не только историческое развитие организмов: образование новых видов, родов, семейств и таксонов ещё более высокого уровня, но и эволюция экосистем и биосферы. Изучать эти процессы можно только методами экологии.