A partir de esta lección, aprenderá en qué se diferencia la macroevolución de la microevolución, se familiarizará con el fenómeno del paralelismo, descubrirá qué son la divergencia y la convergencia, qué órganos se llaman similares y cuáles son homólogos. ¿Qué tienen en común la mano de un hombre, el ala de un murciélago, las aletas de una morsa y el casco de un caballo? ¿En qué se diferencian los ojos de los moluscos e insectos de los nuestros? ¿Qué es la filogénesis y cómo se relaciona con nuestro desarrollo individual - la otnogénesis? ¿La evolución es reversible? ¿Por qué los cuerpos de tiburones, atunes, ictiosaurios, delfines y pingüinos nadadores son tan similares?
Los patrones más grandes que se observan en el marco de la macroevolución fueron estudiados y descritos en los siglos XIX y XX.
Elementos de la macroevolución:
- convergencia de características
- Divergencia de características
- Paralelismo
Divergencia- esta es la acumulación de diferencias en la estructura y funciones de un órgano en el proceso de evolución. Como resultado de la divergencia de un órgano, se forman varios órganos diferentes, conectados por un origen común.
Por ejemplo, la cintura escapular de los miembros superiores de los vertebrados evolucionó hacia las patas y las alas de los reptiles, las alas de los murciélagos y las aves, las aletas de los delfines, las patas de los ungulados y los brazos de los primates.
Todos estos órganos realizan funciones diferentes, pero tienen el mismo origen.
Arroz. 1. Órganos homológicos de vertebrados.
Los órganos formados como resultado de la divergencia se llaman homólogo(Figura 1). Se forman a partir de primordios embrionarios similares.
La divergencia asegura la diversidad morfológica de los seres vivos.
Convergencia es un proceso inverso a la divergencia. Esta es la formación de órganos que son similares en función y estructura, pero difieren en su origen.
Arroz. 2. Órganos similares: alas de pájaro y mariposa
Pero, de hecho, se desarrollaron con bastante independencia de varias formas ancestrales. El requerimiento del medio ambiente y la influencia de la selección natural determinaron su similitud externa.
Los órganos que realizan las mismas funciones pero tienen diferente origen se denominan similar(Fig. 3).
Un ejemplo típico de órganos similares son los ojos de los cefalópodos y vertebrados. Estos órganos se formaron de forma independiente durante cientos de millones de años, y al final resultaron ser casi iguales, difiriendo solo en detalles.
Arroz. 3. Órganos similares: los ojos de un molusco (pulpo o calamar) y humanos
El tercer elemento en el proceso de transformación es un cruce entre divergencia y convergencia, paralelismo- tal proceso cuando un órgano como resultado de la divergencia se convierte en muchos órganos homólogos. Pero luego, en el curso de la evolución, estos órganos homólogos nuevamente comienzan a realizar una función común.
Por ejemplo, el cuerpo y la cintura escapular de los vertebrados han dado lugar a muchas variantes homólogas. Los ungulados, las aves, los peces y los reptiles se formaron a partir de los mismos elementos del esqueleto, pero luego, en el proceso de evolución, algunos de ellos volvieron a adquirir las mismas características (Fig. 4).
Arroz. 4. Un ejemplo de paralelismo en la evolución de la forma del cuerpo en peces cartilaginosos (tiburón), reptiles (ictiosaurio) y un mamífero (delfín)
Por ejemplo, los cuerpos de un ictiosaurio, un tiburón y un delfín (e incluso un pingüino nadando en el agua) son muy similares y se formaron a partir de los mismos elementos esqueléticos, pero en formas evolutivas completamente diferentes.
Los ancestros de los ictiosaurios fueron los pangolines, los ancestros de los delfines fueron mamíferos terrestres herbívoros, los pingüinos fueron aves y los ancestros de los tiburones fueron antiguos peces cartilaginosos.
La evolución sigue tres caminos principales: por divergencia, por convergencia y por paralelismo.
El proceso de desarrollo histórico de una especie se llama filogénesis.
Un paso importante en la comprensión de la evolución fue la formulación de " ley filogenética básica»Ernest Haeckel.
"La ontogenia es una repetición acelerada de la filogénesis" E.G. Haeckel.
Haeckel demostró claramente que los organismos en proceso de desarrollo embrionario repiten todas las etapas por las que pasó la especie en el proceso de desarrollo evolutivo (ver video). Es importante entender que estamos hablando de la repetición de las etapas germinales de las formas ancestrales.
En el embrión humano en diferentes etapas de desarrollo de la ontogénesis, se pueden ver branquias, un tubo cardíaco y otros signos de los embriones de nuestros antepasados lejanos.
Otra ley importante de la filogenia es "la ley de la irreversibilidad de la evolución". A pesar de la presencia de convergencia, las similitudes de diferentes especies nunca son completas.
El proceso evolutivo, debido a la extrema complejidad de los organismos vivos, no puede crear una copia exacta ni de una especie existente ni de una extinta. Cada tipo de organismo vivo es único.
Entonces, hemos aprendido que como resultado de la evolución, los órganos homólogos pueden formarse por divergencia y los órganos similares pueden formarse por convergencia. Descubrió que ontogénesis repite las etapas de la filogénesis y que cada especie de organismo vivo es única.
Bibliografía
- AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Apicultor. Biología general, grados 10-11. - M.: Avutarda, 2005. Descarga el libro de texto desde el enlace: ( )
- D.K. Belyaev. Biología 10-11 clase. biología general. Un nivel básico de. - 11ª edición, estereotipada. - M.: Educación, 2012. - 304 p. ()
- V. B. Zajarov, S.G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zajarov. Biología grado 11. biología general. nivel de perfil. - 5ª edición, estereotipada. - M.: Avutarda, 2010. - 388 p. ()
- Y EN. Sivoglazov, I. B. Agafonova, E.T. Zajarov. Biología 10-11 clase. biología general. Un nivel básico de. - 6ª edición, actualizada. - M.: Avutarda, 2010. - 384 p. ()
Tareas para el hogar
- ¿Qué es la evolución? ¿En qué se diferencia la macroevolución de la microevolución?
- ¿Qué consecuencias de la macroevolución conoces?
- ¿Qué órganos se llaman homólogos? Dar ejemplos.
- ¿Qué órganos se llaman similares? Dar ejemplos.
- ¿Qué es el paralelismo?
- Usando el ejemplo del cuerpo humano, discuta con amigos y familiares los fenómenos de homología, analogía y paralelismo.
- Diccionario biológico ().
- Toda la biología ().
- Portal de Internet Bio.fizteh.ru ().
- Biología ().
- Portal de Internet Sochineniya-referati.ru ().
188. Completa la tabla "Tipos de cambios evolutivos"
Tipos de cambio evolutivo Característica Ejemplos Paralelismo El resultado es la aparición de características similares en organismos relacionados. cetáceos y pinnípedos, independientemente unos de otros, pasaron a vivir en el medio acuático y adquirieron aletas. Similitudes en la estructura de los puercoespines africanos y americanos. Convergencia Dos o más especies no relacionadas se vuelven cada vez más similares entre sí. Este es el resultado de la adaptación a condiciones ambientales similares. Delfín, tiburón y pingüino se parecen; volante marsupial y ardilla voladora. La presencia de alas en mariposas y pájaros. Divergencia Representa un árbol evolutivo con ramas divergentes. El ancestro común dio origen a dos o más formas, las cuales, a su vez, se convirtieron en los ancestros de muchas especies y géneros. Divergencia - evolución divergente - casi siempre refleja la expansión de la adaptación a nuevas condiciones de vida La clase de mamíferos se dividió en órdenes, cuyos representantes difieren en estructura, características ecológicas, en la naturaleza de las adaptaciones fisiológicas y de comportamiento (insectívoros, depredadores, cetáceos)
189. Mira la imagen en tu libro de texto que ilustra un ejemplo de evolución convergente. Sugiere las razones por las que los cordados pertenecientes a diferentes clases tienen una estructura morfológica similar
Las especies no relacionadas (en la figura) se volvieron cada vez más similares entre sí en el curso de la evolución. Este es el resultado de adaptaciones a condiciones ambientales similares: los grandes animales acuáticos se han adaptado a nadar rápido.
190. Completa la tabla "Direcciones de evolución"
191. Los cambios evolutivos en la estructura y vida de los organismos se enumeran a continuación:
a) el proceso de fotosíntesis
B) la aparición de cordados
C) el surgimiento de la pluricelularidad
D) la aparición de una flor
E) la aparición de una gruesa capa interna en los mamíferos en invierno
E) cambio en el color del pelaje en una liebre en invierno
H) pérdida del sistema digestivo por tenias
I) pérdida de color en algunas especies de camarones
K) modificación de las hojas de un cactus
Escriba las letras que indican los cambios enumerados, de acuerdo con su pertenencia a las principales direcciones de evolución.
Aromorfosis: A, B, C, D
Idioadaptaciones: D, E, K
Degeneraciones: F, G, I
¿Cuál es la peculiaridad de la estructura y la vida de los animales unicelulares?
¿Qué adaptaciones en la estructura y actividad aparecen en los animales pluricelulares, en contraste con los unicelulares?
¿Cuál es el significado de la aparición de tres capas en la complicación de la organización del cuerpo de los animales?
¿Por qué la formación del esqueleto quitinoso externo contribuyó a la adaptación de los insectos a la vida en la tierra y su dispersión por la Tierra?
¿Qué características progresivas de los cordados aseguraron su mayor evolución?
Cuáles son las principales diferencias entre los vertebrados y sus ancestros no craneales en la estructura y funciones del cuerpo.
¿Qué cambios en la estructura y funciones del cuerpo aparecieron en los anfibios antiguos debido al cambio climático? ¿A qué condujo?
¿Cuál es la ventaja en la estructura y vida de las aves y los mamíferos sobre los reptiles?
Mencione las principales etapas en la evolución de los invertebrados y cordados.
1) con los genotipos más diversos
2) con genotipos que aseguren la formación de los rasgos más apropiados para las condiciones del hábitat
3) con genotipos que proporcionan la formación de rasgos útiles para los humanos
4) no tener cambios hereditarios en el genotipo.
5. La variabilidad hereditaria, la lucha por la existencia y la selección natural son:
1) fuerzas impulsoras de la evolución
2) los resultados de la evolución del mundo orgánico
3) direcciones de evolución del mundo orgánico
4) los principales patrones de evolución del mundo orgánico.
6. Un ejemplo de una lucha entre especies por la existencia es la relación entre:
1) pinos jóvenes en plantaciones forestales
2) el escarabajo de la patata de Colorado y su larva
3) buitres peleando por presas
4) leones y hienas.
7. La lucha intraespecífica por la existencia es:
1) plantas del desierto que "luchan contra la sequía"
2) competencia entre ratas grises y negras
3) lucha entre depredador y presa
4) rivalidad de los machos por las hembras.
8. Unidad elemental de evolución:
¿La formación del esqueleto quitinoso externo contribuyó a la adaptación de los insectos a la vida en la tierra y su dispersión por la Tierra? 6. ¿Qué características progresivas de los cordados aseguraron su evolución posterior? 7.. ¿Cuáles son las principales diferencias entre los vertebrados y sus ancestros - no craneales en la estructura y funciones del cuerpo?
8. ¿Qué cambios en la estructura y funciones del cuerpo aparecieron en los anfibios antiguos debido al cambio climático? ¿A qué condujo?
9. ¿Cuál es la ventaja en la estructura y vida de las aves y los mamíferos sobre los reptiles?
10. Menciona las principales etapas en la evolución de los invertebrados y cordados.
1. Nombre los principales patrones de evolución.
La evolución es irreversible. Los organismos que han surgido en el curso de la evolución no pueden volver al estado anterior de sus ancestros.
En el proceso de evolución, hay una complicación progresiva de las formas de vida.
La evolución es el proceso de desarrollo no programado de la naturaleza viva. En el proceso de evolución no hay propósito. Su movimiento depende completamente de la selección natural.
En la evolución se manifiesta la relatividad de la adaptabilidad de las especies al medio.
2. ¿Cuál es la similitud entre microevolución y macroevolución?
La similitud radica en la ausencia de diferencias en el curso de estos procesos, lo que nos permite considerarlos como dos componentes de un mismo desarrollo del mundo orgánico. Diferencias: la microevolución procede a nivel de poblaciones y conduce a la formación de nuevas especies, y la macroevolución conduce a la formación de unidades sistemáticas más grandes (por encima de la especie).
3. ¿Por qué se llama población a una forma de existencia de una especie?
Porque la formación de una nueva especie ocurre a nivel de población.
4. ¿Qué papel juega la lucha por la existencia en el proceso evolutivo?
La lucha por la existencia se lleva a cabo tanto entre individuos de diferentes especies (lucha interespecífica por la existencia) como entre individuos de la misma especie (lucha intraespecífica por la existencia). Otra manifestación de la lucha por la existencia es la lucha con la naturaleza inanimada.Como resultado de la lucha por la existencia, algunas variaciones en los rasgos de un individuo le dan una ventaja de supervivencia sobre otros individuos de la misma especie con otras variaciones de rasgos heredados. Algunos individuos con variaciones desfavorables mueren. Los rasgos heredados que aumentan la probabilidad de supervivencia y reproducción de un organismo dado, transmitidos de padres a hijos, ocurrirán con mayor frecuencia en las generaciones posteriores. Como resultado, durante un cierto período de tiempo, hay muchos de estos individuos con nuevos caracteres y resultan ser tan diferentes de los organismos de la especie original que ya representan individuos de una nueva especie.
5. Describir las direcciones principales de la evolución.
Las direcciones principales en la evolución son el progreso biológico y la regresión biológica. El progreso es un aumento en la adaptabilidad de los organismos al medio ambiente, acompañado de un aumento en el número y una distribución más amplia de las especies. La disminución en la adaptabilidad de los organismos a las condiciones ambientales, acompañada de una disminución en el número y estrechamiento del área de distribución, se denomina regresión biológica. La regresión biológica es experimentada por grupos que no han podido adaptarse a los cambios en las condiciones ambientales y no han podido resistir la competencia con otros grupos.
6. Ampliar el significado de la especiación en la vida de la naturaleza.
Como resultado de la especiación en la naturaleza, aparecen nuevos organismos que se adaptan a las nuevas condiciones ambientales y pueden habitar nuevos hábitats previamente deshabitados.
7. En cada línea, tres términos están interconectados de cierta manera. Nómbralos. Marca el cuarto término que no tenga relación con ellos:
Evolución, adaptación, población, especiación; (un término adicional "adaptación", el resto de los términos en la línea están interconectados: la población es la unidad principal de evolución, lo que lleva a la formación de nuevas especies (especiación).
Microevolución, población, fitness, macroevolución; (un término adicional "población", ya que la microevolución y la macroevolución son procesos de aumento de la aptitud de los organismos en las condiciones ambientales, lo que lleva a la formación de una nueva especie o una estructura por encima de la especie).
Idioadaptación, aromorfosis, degeneración, progreso biológico; (un término adicional "degeneración" ya que es una manifestación de regresión biológica. Todos los demás términos se refieren al progreso biológico).
Selección natural, selección artificial, aptitud, divergencia. (Un término adicional es "selección artificial", ya que este es un proceso de selección intencional por parte de una persona de organismos con las cualidades de organismos que necesita y su posterior reproducción).
La evolución biológica implica el desarrollo natural de los organismos vivos, que va acompañado de cambios en la composición genética de las poblaciones, así como de un aumento de las propiedades adaptativas, la aparición de nuevas especies y la extinción de las antiguas. Todos estos factores a lo largo del tiempo cambian tanto el ecosistema como la biosfera en su conjunto.
Teoría básica
Hay varias versiones que explican los mecanismos sobre los que se construye el proceso evolutivo. La mayoría de los científicos ahora están comprometidos con una confluencia de genética de poblaciones y darwinismo. La teoría sintética explica la relación entre las mutaciones genéticas, es decir, el material de la evolución, y la selección natural (el mecanismo de la evolución). El proceso evolutivo dentro del marco de esta teoría es el proceso de cambio de las frecuencias alélicas de varios genes en poblaciones de especies a lo largo de varias generaciones.
Patrones y reglas de evolución.
La evolución es Todo organismo que, mediante la acumulación de mutaciones positivas, fue capaz de adaptarse a nuevas condiciones, al regresar a su medio anterior, tendrá que transitar nuevamente por el camino de la adaptación. Además, ninguna especie biológica puede establecerse por completo, el propio Charles Darwin escribió que incluso si el hábitat vuelve a ser el mismo que antes, la especie evolucionada no podrá volver a su estado anterior. Es decir, los animales podrán adaptarse al regreso de las viejas condiciones, pero no en las "viejas" formas.
Esto se puede ver fácilmente en el caso de los delfines. La estructura interna de sus aletas (junto con los cetáceos) conserva las características de las extremidades de los mamíferos. Las mutaciones actualizan el acervo genético de una generación, por lo que nunca se repiten. A pesar de que los delfines y las ballenas han cambiado su hábitat, y las extremidades de cinco dedos se han convertido en aletas, siguen siendo mamíferos. Al igual que los reptiles evolucionaron de los anfibios en una etapa determinada, pero incluso volviendo a su entorno anterior, no podrán dar lugar a los anfibios.
Otro ejemplo de esta regla evolutiva: el arbusto de hoja perenne Ruscus. En su tallo hay hojas brillantes, grandes y gruesas, que en realidad son ramas modificadas. Las hojas verdaderas son escamosas y están ubicadas en el centro de estos "tallos". Del seno de la escama sale una flor a principios de la primavera, de la que se desarrollará el fruto más tarde. Ruscus se deshizo de las hojas en el proceso de evolución, como resultado de lo cual pudo adaptarse a la sequía, pero luego volvió a caer en el medio acuático, pero en lugar de follaje real, aparecieron tallos modificados.
Heterogeneidad
Las reglas de la evolución establecen que el proceso es muy heterogéneo y no está determinado por el tiempo astronómico. Por ejemplo, hay animales que han existido sin cambios durante cientos de millones de años. Este tuatara y cola de sable son fósiles vivientes. Pero sucede que la especiación y la modificación ocurren muy rápidamente. En los últimos 800 000 años, han surgido nuevas especies de roedores en Australia y Filipinas, y el lago Baikal en los últimos 20 millones de años se ha enriquecido con 240 especies de cangrejos de río, que se dividen en 34 nuevos géneros. El surgimiento o cambio de una especie no depende del tiempo como tal, sino que está determinado por la falta de aptitud y el número de generaciones. Es decir, cuanto más rápido se reproduce una especie, mayor es la tasa de evolución.
sistemas cerrados
Procesos como la evolución y la mutación pueden tener lugar mucho más rápido. Esto sucede cuando las condiciones ambientales son inestables. Sin embargo, en océanos profundos, aguas de cuevas, islas y otras áreas aisladas, la evolución, la selección natural y la especiación son muy lentas. Esto explica el hecho de que los peces con aletas lobuladas hayan permanecido sin cambios durante tantos millones de años.
Es bastante fácil rastrear la dependencia de la evolución de la tasa de selección natural en los insectos. En los años treinta del siglo pasado se empezaron a utilizar drogas venenosas a partir de plagas, pero al cabo de unos años aparecieron especies que se adaptaron a la acción de la droga. Estas formas tomaron una posición dominante y se extendieron rápidamente por todo el planeta.
Para el tratamiento de muchas enfermedades, a menudo se usaban antibióticos fuertes: penicilina, estreptomicina, gramicidina. Las reglas de la evolución entraron en vigor: ya en los años cuarenta, los científicos notaron la aparición de microorganismos resistentes a estos medicamentos.
patrones
Hay tres direcciones principales de evolución: convergencia, divergencia y paralelismo. Durante la divergencia, se observa una divergencia gradual de caracteres intraespecíficos, lo que eventualmente conduce a nuevas agrupaciones de individuos. A medida que se acentúan las diferencias en estructura y método de obtención de alimentos, las agrupaciones comienzan a dispersarse hacia otros territorios. Si un área está ocupada por animales con los mismos requisitos de alimentos, con el tiempo, cuando el suministro de alimentos se reduzca, tendrán que abandonar el área y adaptarse a diferentes condiciones. Si en un mismo territorio hay especies con diferentes necesidades, la competencia entre ellas es mucho menor.
Un ejemplo vívido de cómo ocurre el proceso evolutivo de divergencia son 7 especies de ciervos relacionados entre sí: estos son renos, ciervos, alces, ciervos manchados, gamos, ciervos almizcleros y corzos.
Las especies con un alto grado de divergencia tienen la capacidad de dejar descendencia numerosa y competir menos entre sí. Cuando se fortalece la divergencia de caracteres, la población se divide en subespecies que, debido a la selección natural, pueden eventualmente convertirse en especies separadas.
comunalidad
La convergencia es la evolución de los sistemas vivos, como resultado de lo cual especies no relacionadas tienen características comunes. Un ejemplo de convergencia es la similitud en la forma del cuerpo entre delfines (mamíferos), tiburones (peces) e ictiosaurios (reptiles). Este es el resultado de la existencia en el mismo hábitat y las mismas condiciones de vida. El agama trepador y el camaleón tampoco están relacionados, pero son muy similares en apariencia. Las alas también son un ejemplo de convergencia. En murciélagos y pájaros, surgieron al cambiar las extremidades anteriores, pero en una mariposa, estos son crecimientos del cuerpo. La convergencia es muy común entre la diversidad de especies del planeta.
Paralelismo
Este término proviene del griego "parallelos" que significa "caminar uno al lado del otro", y esta traducción explica bien su significado. El paralelismo es el proceso de adquisición independiente de características estructurales similares entre grupos genéticos estrechamente relacionados, que ocurre debido a la presencia de características heredadas de ancestros comunes. Este tipo de evolución está muy extendida en la naturaleza. Un ejemplo de ello es la aparición de las aletas como adaptaciones al medio acuático, que en las morsas, las focas orejudas y las focas verdaderas se formaron en paralelo. Además, entre muchos insectos alados, hubo una transición de las alas anteriores a los élitros. Los peces con aletas lobuladas tienen signos de anfibios y los lagartos con dientes de animales tienen signos de mamíferos. La presencia del paralelismo atestigua no solo la unidad, sino también las condiciones similares de existencia.
