Филогенез

Филогенез (от греч. phylon – племя, род и genesis – происхождение) – это историческое развитие живых организмов: как всего органического мира Земли, так и отдельных таксонов (от царств до видов).

Термин «филогенез» ввел Э. Геккель в 1866 г.

К. Бер в 1828 г. установил сходство эмбрионов высших и низших животных, последовательное появление в эмбриогенезе признаков типа, класса, отряда и т. д.

Также описал развитие всех основных органов позвоночных, открыл яйцеклетку у млекопитающих, описал стадию бластулы, изучил эмбриогенез цыпленка.

Раздел биологии, изучающий филогенез и его закономерности, называется филогенетикой.

Исследование филогенеза и реконструкция его необходимы для развития общей теории эволюции и построения естественной системы организмов.

Часто термин «филогенетический» используется как синоним термина «эволюционный»; однако следует иметь в виду, что филогенетика изучает не механизмы эволюции, а лишь констатирует родственные связи между таксонами.

Выражение «филогенетические преобразования» следует понимать как преобразования в ходе исторического развития группы организмов. Исследователь филогенеза должен проследить эволюционный путь группы, определить ее предка и указать ближайших родственников среди современных видов.

Так как процесс филогенеза длится десятки и сотни миллионов лет, его нельзя наблюдать. Его приходится восстанавливать, реконструировать косвенным путем. Для этого со времен Э. Геккеля ученые пользуются сочетанием трех методов: сравнительной морфологии, эмбриологии и палеонтологии.

Ныне в филогенетике всё шире используются данные генетики, биохимии, молекулярной биологии, этологии, биогеографии, физиологии, паразитологии. Графическое изображение филогенеза – родословное (или филогенетическое) древо.

Основная движущая сила, определяющая характер филогенетических преобразований организмов, – естественный отбор.

Конкретные направления филогенеза ограничиваются исторически сложившимися особенностями генетической системы, морфогенеза и фенотипа каждой конкретной группы.

Любые филогенетические преобразования происходят посредством перестройки онтогенезов особей; при этом приспособительную ценность могут иметь изменения любой стадии индивидуального развития. Таким образом, филогенез представляет собой преемственный ряд онтогенезов последовательных поколений.

Филогенез различных групп организмов изучен неравномерно, что определяется разной степенью сохранности ископаемых остатков, древностью данной группы и т. д.

Наиболее исследован филогенез позвоночных (особенно высших групп), из беспозвоночных – филогенез моллюсков, иглокожих, членистоногих, плеченогих. Плохо изучен филогенез прокариот и низших растений.

Сравнительно-морфологическим методом устанавливают облик предка изучаемой группы и ее родственные связи, находя гомологии в структурах ныне живущих видов.

Использование морфологических данных основано на принципе глубокого внутреннего сходства организмов.

Гомологичные органы – органы, сходные по происхождению, строению, расположению в организме.

Конечности всех наземных позвоночных гомологичны, потому что они отвечают критериям гомологичности:

• имеют общий план строения;
• занимают сходное положение среди других органов;
• развиваются в онтогенезе из сходных эмбриональных зачатков.

Примеры гомологичных органов:

• гомологичны ногти, когти, копыта;
• ядовитые железы змей гомологичны слюнным железам;
• молочные железы – гомологи потовых желез;
• усики гороха, иглы кактуса, иглы барбариса – гомологи, все они – видоизменение листьев.

Гомологичные органы и структуры показывают на родство, единство происхождения соответствующих организмов.

Аналогичные органы – это органы, разные по происхождению, имеющие внешнее сходство и выполняющие сходные функции.

Примеры аналогичных органов:

• жабры речного рака, головастика и жабры личинок стрекоз;
• спинной плавник касатки и спинной плавник акулы;
• бивни слона (разросшиеся резцы) и бивни моржа (гипертрофированные клыки);
• крылья насекомых и птиц;
• колючки кактусов (видоизмененные листья) и колючки барбариса (видоизмененные побеги), а также шипы шиповника (выросты кожицы).

Аналогичные органы возникают у далеких организмов вследствие приспособлений их к одинаковым условиям среды или выполнения органами одинаковой функции.