Методы изучения эволюционного процесса
Основным методом изучения эволюционного процесса является так называемый "метод тройного параллелизма", включающий данные сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии. Большое значение для изучения филогенеза имеют также методы биогеографии, систематики. В настоящее время используются также данные генетики, биохимии, молекулярной биологии и других наук.
1.Морфологические методы (методы сравнительной анатомии, гистологии и др.):
а) изучение гомологичных (сходных по строению и происхождению) и аналогичных (сходных по функции) органов;
б) изучение рудиментов (органов и структур, утративших свое назначение в процессе филогенеза) и атавизмов (“возврат к предкам” - появление органов, характерных для далеких предков);
в) изучение сравнительно-анатомических рядов - гомологии органов у специально подобранных организмов. Например, изменение конечностей в ряду современных непарнокопытных млекопитающих (тапира, носорога, лошади), показывающих путь эволюции, приведший к возникновению однопалой ноги у лошади.
2. Эмбриологические методы:
а) выявление зародышевого сходства между организмами отдаленными в систематическом отношении (закон зародышевого сходства К.Бэра, который гласит, что чем более ранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между различными организмами). Так, на ранних стадиях развития эмбрионы позвоночных не отличаются друг от друга. Лишь на средних стадиях развития у зародышей появляются особенности, характерные для рыб и амфибий; на более поздних стадиях - особенности рептилий, птиц и млекопитающих;
б) изучение рекапитуляции (закон Мюллера- Геккеля - основной биогенетический закон) - в процессе онтогенеза повторяются (рекапитулируют) многие черты строения предковых форм. Концепция рекапитуляции помогает восстановить ход эволюционного развития многих групп и органов, палеонтологические материалы, по которым отсутствуют или недостаточны.
3. Методы палеонтологии – науки об ископаемых организмах – могут рассматриваться как методы изучения эволюционного процесса. Главнейшими палеонтологическими методами изучения эволюции являются:
а) выявление ископаемых переходных форм - форм организмов, сочетающих признаки более древних и молодых групп. Например, ископаемая ихтиостега позволяет связать рыб с наземными позвоночными. Древние наземные позвоночные из группы стегоцефалов сохраняют некоторые рыбообразные черты. Переходными формами от рептилий к птицам является археоптерикс.
б) восстановление палеонтологических рядов - рядов ископаемых форм, связанных друг с другом в процессе эволюции и отражающих ход филогенеза. В настоящее время известно много различных палеонтологических рядов: лошадей, носорогов и слонов. Анализ эволюционного ряда лошадей был проведен основателем эволюционной палеонтологии В.О. Ковалевским (1842 - 1883). При послойном анализе ископаемых форм можно получить данные о последовательности возникновения и изменения форм в эволюции.
4. Биогеографические методы:
а) сравнение фаун и флор, а также изучение особенностей развития современных континентов Земли. Это показывает, как тесно связаны особенности видового состава отдельных районов планеты с историей этих территорий;
б) островная биогеография – изучение эволюции островных фаун и флор. Например, давно обособившийся (десятки миллионов лет) от африканского материка остров Мадагаскар имеет своеобразную фауну: из 36 родов млекопитающих 32 рода - эндемичны;
в) изучение реликтовых (виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп прошлых эпох) и эндемичных (нехарактерных для данной географической зоны) видов растений и животных. Примером реликтовой формы является гаттерия - единственный представитель целого подкласса рептилий, живших на Земле десятки миллионов лет назад - в мезозое. Реликтовой формой является кистеперая рыба латимерия, сохранившаяся малоизмененной с девона в глубоководных участках прибрежных вод Восточной Африки. Среди растений реликтом является гинкго - декоративное растение, распространеное в Китае и Японии.
5. Методы систематики:
Выявление систематического положения той или иной группы относительно других групп. Это связано с решением эволюционных проблем восстановления генеалогии, путей эволюционного развития сравниваемых групп. Существование форм, сочетающих в своем строении признаки разных типов организации и занимающих, поэтому промежуточное систематическое положение, определяется общим родством организмов. Примером переходных форм между оболочниками (примитивной группой хордовых) и позвоночными животными служит род ланцетников, для которых характерны все признаки хордовых, но развиты они незначительно (А.О.Ковалевский). Это свидетельствует о единстве их происхождения. Микросистематика – выявление внутривидовой структуры – подвидов, рас и т.д. Выявление истинного филогенетического родства таких группировок необходимо для определения внутривидовых таксонометрических категорий, показывающих пути исторического развития отдельных частей видового населения и вида в целом.
6. Генетические методы:
Изучение кариотипов различных организмов и сравнение их у близких видов и видов, отдаленных в систематическом отношении. Определяется генетическая совместимость сравниваемых форм (например, посредством гибридизации), и анализ цитогенетических особенностей организмов.
7. Методы молекулярной биологии:
Выяснение строения нуклеиновых кислот и белков и сравнение их у разных организмов. Методом гибридизации ДНК установлено, что ДНК человека оказывается гомологичной ДНК макаки на 66%. быка - на 28%, крысы - на 8% и т.д.
8. Иммунологические методы:
С помощью реакции преципитации было показано, что ближайшие родственники человека - высшие человекообразные обезьяны, а наиболее далекие среди приматов - лемуры. Обнаружена близость птиц к крокодилам и черепахам. Найдены черты сходства между хордовыми и иглокожими.