Задания на доказательства эволюции часто встречаются в ЕГЭ по биологии. Ошибки в этой теме обычно возникают из-за путаницы в терминах (например, между атавизмами и рудиментами) или неумения соотнести конкретные примеры с правильными биологическими дисциплинами. Разберём основные группы доказательств, закрепим теорию на примерах и научимся уверенно решать экзаменационные задачи.
Эволюция — это историческое развитие живой природы, которое сопровождается изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов.
Говоря простыми словами, это процесс непрерывного изменения организмов, благодаря которому они приспосабливаются к новым условиям среды. У эволюции есть огромное количество подтверждений из различных областей науки. Они неопровержимо свидетельствуют о том, что все ныне живущие виды имеют общих предков и развивались по определённым законам. Чтобы успешно сдать экзамен, нужно чётко понимать, какие факты предоставляют разные биологические дисциплины.
Палеонтологические доказательства
Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов. Главный принцип в этой науке — ярусность расположения остатков. В самых глубоких и древних слоях земной коры залегают примитивные формы жизни, а в верхних слоях находят более поздние и сложно устроенные организмы.
Ключевым палеонтологическим доказательством является наличие переходных форм, которые сочетают признаки древних и молодых систематических групп. У растений выделяют следующие формы:
- псилофиты иллюстрируют переходный этап от водорослей к высшим растениям;
- семенные папоротники демонстрируют появление голосеменных из папоротников.
У животных переходные формы изучены очень подробно:
- археоптерикс показывает связь пресмыкающихся и птиц;
- стегоцефалы подтверждают происхождение земноводных от рыб;
- котилозавры служат мостиком между земноводными и пресмыкающимися;
- зверозубые ящеры доказывают путь эволюции от пресмыкающихся к млекопитающим.
Эмбриологические доказательства
Эмбриология позволяет заглянуть в историю вида через изучение развития отдельного зародыша. Центральное правило эмбриологии сформулировали Э. Геккель и Ф. Мюллер.
Биогенетический закон: онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза.
Индивидуальное развитие организма повторяет историческое развитие всего его вида.
Классические примеры:
- зародыши млекопитающих на ранних стадиях последовательно имеют признаки рыбы (хвост, жаберные щели), затем земноводных, а после — пресмыкающихся (появление клоаки);
- головастик лягушки имеет рыбообразное тело, боковую линию, двухкамерное сердце и один круг кровообращения, что указывает на происхождение амфибий от рыб.
Анатомические доказательства
Сравнительная анатомия оценивает внешнее и внутреннее строение организмов и выявляет их сходства. В первую очередь обращают внимание на планы строения. У всех позвоночных животных присутствует скелет головы, туловища, конечностей и поясов конечностей. Различия в сходных системах органов — это результат адаптации к разным условиям жизни.
Для экзамена нужно уверенно различать два термина.
Рудименты — это органы, которые присутствовали у предковых форм, но утратили свои основные функции в процессе эволюции и находятся на стадии исчезновения.
Такие органы присутствуют у всех особей вида. Примеры рудиментов: волосяной покров на теле человека, копчик из 3–4 позвонков, остатки тазового пояса у кита.
Атавизмы — это возврат к признакам предков.
Атавизмы появляются только у отдельных особей как генетическая аномалия. Примеры: хвост у новорождённого человека, дополнительные пары сосков на теле, сплошной густой волосяной покров на лице.
Физиологические доказательства
Эта группа доказательств опирается на сходство физиологических процессов у близких родственных групп. Если органы похожи внешне и работают по одним и тем же принципам, это дополнительно доказывает генетическое родство. Яркий пример — беременность человека и человекообразных обезьян. В обоих случаях процесс длится около девяти месяцев и имеет сходное физиологическое протекание.
Биохимические доказательства
Молекулярная биология предоставляет самые точные на сегодняшний день данные. Изучение организмов на клеточном и молекулярном уровнях отчётливо показывает их родство.
Сходство макромолекул:
- белок гемоглобин у человека и шимпанзе полностью идентичен по аминокислотной последовательности;
- гемоглобин человека и гориллы отличается всего двумя аминокислотами;
- молекулы ДНК человека и шимпанзе сходны на 91–92% (подтверждается методом гибридизации ДНК).
Кроме того, универсальность генетического кода и единство аминокислотного состава белков у бактерий, грибов, растений и животных позволяют сделать вывод о происхождении всего живого от единого предка.
Биогеографические доказательства
Биогеография изучает распределение видов по планете. Учёные выделяют шесть крупных биогеографических областей. Виды формировались в центрах происхождения и постепенно расселялись по территории до естественных преград (океанов или гор).
- Голарктика (объединяет Палеоарктику и Неоарктику). Флора и фауна Северной Евразии и Северной Америки очень похожи, так как в недавнем геологическом прошлом континенты соединял Берингов перешеек.
- Неоарктика и Неотропика. Природа Северной и Южной Америки сильно различается. Причина кроется в долгой изоляции: обмен животными начался относительно недавно из-за формирования Панамского перешейка.
- Австралия. Этот материк находится в изоляции более 100 млн лет. Именно поэтому здесь сохранились древние примитивные яйцекладущие и сумчатые млекопитающие, которые были вытеснены плацентарными конкурентами в других частях света.
Практикум
Рекомендации:
- Внимательно прочитай условие. Определи, о какой группе организмов или структур идёт речь.
- Найди маркеры типа доказательства. Если в тексте есть слова «ископаемые», «отпечатки», «переходная форма» — это палеонтология. Слова «закладка органов» и «зародыш» указывают на эмбриологию.
- Задай себе проверочный вопрос при поиске рудиментов и атавизмов. Это есть у всех современных представителей вида? Если да — это рудимент. Если это редкое отклонение — атавизм.
Задание 1 (линия 17)
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны примеры атавизмов животных.
(1) У предков китообразных животных в связи с переходом в водную среду обитания произошла редукция тазового пояса и скелета задних конечностей. (2) Но иногда рождаются дельфины, имеющие заднюю пару плавников с костным скелетом. (3) Аналогичное явление может наблюдаться у змей, когда из яйца вылупляется детёныш с недоразвитыми лапами. (4) При этом существует семейство ложноногих змей с маленькими когтеобразными задними конечностями. (5) У представителей этого семейства — удавов, питонов и анаконд — присутствуют некоторые элементы таза. (6) Ещё одним примером необычного развития конечностей является рождение жеребят с двумя дополнительными пальцами на каждой ноге.
Нужно найти примеры атавизмов. Вспоминаем правило: атавизм — случайное появление признака предков у конкретной особи, которого в норме у современного вида быть не должно.
Предложение 1. Описывается утрата структур в ходе эволюции — основа для формирования рудиментов. Не подходит.
Предложение 2. Фраза «иногда рождаются» указывает на уникальное отклонение. Дельфины с задними плавниками — верный ответ.
Предложение 3. Вылупляется детёныш с недоразвитыми лапами. У змей в норме лап нет, это возврат к предковому состоянию. Верный ответ.
Предложения 4 и 5. Описывают анатомическую норму для целого семейства ложноногих змей. Наличие рудиментарного таза и коготков у всех питонов и удавов — это рудимент. Не подходит.
Предложение 6. У современных лошадей на ноге один палец (копыто). Появление дополнительных пальцев как у древних предков (гиппарионов) классифицируется как атавизм. Верный ответ.
Ответ: 236.
Задание 2 (линия 17)
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны примеры гомологичных структур животных.
(1) В результате дивергенции видов однотипные структуры тела животных могут приобретать разное строение и функции. (2) Так, у птиц роговые структуры кожи преобразовались в перья, а у млекопитающих — в волосы. (3) Также схожую структуру имеют раковины моллюсков и саркодовых простейших. (4) Антенны ракообразных и усики насекомых, несмотря на отличия в строении, выполняют одну и ту же функцию — осязание. (5) Глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных имеют схожее строение, но развиваются из разных эмбриональных зачатков. (6) А ласты моржей и китообразных схожи по всем параметрам: общее происхождение, одинаковая функция и идентичная морфология.
Вспомним анатомические доказательства эволюции. Гомологичные органы развиваются из общих эмбриональных зачатков (имеют общее происхождение) вне зависимости от выполняемой функции. Если происхождение разное, но наблюдается внешнее сходство из-за функции — это аналогичные органы.
Предложение 1. Описывает механизм формирования гомологичных органов (дивергенция). Не содержит конкретного примера. Не подходит.
Предложение 2. Перья и волосы развиваются из клеток эпидермиса кожи, происхождение общее. Это гомологичные органы. Верно.
Предложение 3. Раковины моллюсков и простейших имеют разное происхождение — это аналогия. Не подходит.
Предложение 4. Антенны раков и усики насекомых развиваются из сходных головных придатков членистоногих, имеют единое происхождение. Это гомологичные органы. Верно.
Предложение 5. Прямо сказано, что глаза развиваются из разных эмбриональных зачатков. Это аналогичные органы. Не подходит.
Предложение 6. У моржей и китов ласты произошли от конечностей наземных млекопитающих. Происхождение единое. Верно.
Ответ: 246.
Задание 3 (линия 24)
Органы боярышника (а) и винограда (б), обозначенные на рисунках вопросительным знаком, развиваются из одинаковых зародышевых зачатков. Как называются и в результате какого эволюционного процесса сформировались такие органы, которые имеют сходный план строения и происхождения? К какому методу изучения эволюции относят наличие таких органов? Назовите, видоизменением какого органа каждого растения они являются и какую функцию выполняют.
1. В условии задания находится важнейшая подсказка: «развиваются из одинаковых зародышевых зачатков». Органы со сходным строением и общим происхождением называются гомологичными.
2. Гомологичные органы формируются, когда организмы родственных групп занимают разные экологические ниши и их схожие признаки приобретают функциональные различия. Этот процесс расхождения признаков называется дивергенцией.
3. Изучением планов строения и гомологии занимается сравнительно-анатомический метод.
4. На рисунках представлены колючки боярышника и усики винограда. Эти образования развиваются из пазушных почек, следовательно, они являются видоизменёнными побегами.
5. Функция колючки боярышника — физическая защита растения от поедания животными. Функция усиков винограда — обеспечение опоры цепляющегося стебля.
Ответ: гомологичные органы; в результате дивергенции; сравнительно-анатомический метод; видоизменённые побеги; защита от поедания и опора цепляющегося стебля.
Заключение
Теперь ты различаешь основные группы доказательств эволюции и понимаешь, какие факты использует каждая биологическая дисциплина. Особенно важно не путать рудименты и атавизмы: на заданиях ЕГЭ именно здесь чаще всего возникают ошибки. Также стоит помнить, что сходство зародышей у позвоночных связано с их происхождением от общих предков, а переходные формы помогают проследить историческое развитие крупных групп организмов.
Чтобы уверенно справляться с заданиями № 17 и 24, полезно не просто заучивать примеры, а учиться определять тип доказательства по ключевым признакам в условии. Для закрепления темы порешай несколько заданий по эволюции в «100балльном банке» — особенно те, где нужно различать гомологичные и аналогичные органы.
