Біологія. Повторне видання. 9 клас. Задорожний

§ 41. Адаптації — результат еволюційного процесу. Основні положення сучасної теорії еволюції

У попередніх класах ви ознайомилися з особливостями будови й життєдіяльності багатьох груп живих організмів. Пригадайте, чи існує зв'язок між особливостями будови й життєдіяльності рослин і тварин.

Адаптація організмів до умов середовища

Адаптація — це пристосування живих організмів до певних умов середовища існування. Усі адаптації є результатом еволюційного процесу на основі природного добору. Адаптації можуть виникати до різних факторів як живої, так і неживої природи. Але всі вони спрямовані на підвищення стійкості живих організмів.

Способи адаптацій можуть бути різними:

— морфологічні адаптації (захисне забарвлення, колючки, товста кутикула, волосяний покрив, жировий шар тощо) (мал. 41.1);

— фізіологічні адаптації (стійкість фізіологічних параметрів: стала температура тіла, вміст кисню, вуглекислого газу, вміст цукру в крові тощо);

— біохімічні адаптації (сталість біохімічних процесів, вироблення певних ферментів);

— етологічні адаптації (поведінкові реакції для уникнення небезпечних ситуацій, наприклад страх змій та уникання контактів з ними через побоювання отруйних укусів).

Мал. 41.1. Морфологічні адаптації до життя в пустелі

Конвергенція, дивергенція, паралелізм

Наслідком адаптацій організмів до умов середовища стали процеси конвергенції, дивергенції та паралелізму.

За умов, коли споріднені види потрапляють у різні умови існування, виникає явище дивергенції. Це процес, унаслідок якого однакові органи у різних організмів зовні починають відрізнятися, хоча й зберігають схожі риси внутрішньої будови (так звані гомологічні органи). У разі дивергенції споріднені види стають несхожими (як кити, бегемоти й лосі, які походять від спільного предка) (мал. 41.2).

Мал. 41.2. Дивергенція. Тварини, які походять від спільного предка

В умовах, коли далекі одна від одної систематичні групи організмів починають пристосовуватися до однакових умов, виникає явище конвергенції. Це процес формування схожих ознак у далеких за рівнем спорідненості груп організмів. У такий спосіб виникають так звані аналогічні органи. У разі конвергенції види стають схожими (мал. 41.3).

Мал. 41.3. Конвергенція у плаваючих та літаючих організмів

Паралелізм виникає тоді, коли до схожих умов пристосовуються досить близькі за походженням види. У разі зовнішньої і внутрішньої подібності органи таких організмів можуть відрізнятися відмінними способами адаптації до умов життя. Прикладом паралелізму є моржі, справжні й вухаті тюлені. Ці три групи пристосовувалися до життя у воді незалежно й дещо відмінними способами (мал. 41.4). Але всі вони є представниками одного ряду.

Мал. 41.4. Тварини, які незалежно пристосувалися до життя у воді

Відмінність у пристосуванні до життя у воді добре видно на прикладі справжніх та вухатих тюленів. Обидві ці групи під час переходу до життя у воді стали використовувати для плавання кінцівки, що перетворилися на ласти. Але у вухатих тюленів рух у воді здійснюється переважно за рахунок передніх кінцівок, тому вони в них дуже великі. А задні кінцівки переважно виконують функцію рулів. Крім того, задні кінцівки активно використовуються під час руху по землі. У справжніх тюленів, навпаки, рух у воді головним чином забезпечують задні кінцівки разом із задньою частиною тіла. Ці кінцівки не згинаються й участі в пересуванні по землі не беруть.

Сучасна еволюційна теорія

Найбільш поширеною в наш час є синтетична теорія еволюції. Хоча існують і інші теорії, що пояснюють механізми процесів еволюції. Синтетична теорія еволюції сформувалася у 20-50-х роках XX століття під час об’єднання положень класичного дарвінізму та генетики. Найбільш важливими для формування теорії розділами генетики були теорія мутацій та популяційна генетика.

Значний внесок у розробку синтетичної теорії еволюції зробили Дж. Холдейн, Р. Фішер, Ф. Добжанський (мал. 41.5), М. Вавілов, С. Четвериков (мал. 41.6), О. Сєверцов, І. Шмальгаузен, Дж. Сімпсон та інші.

Мал. 41.5. Феодосій Григорович Добжанський (1900-1975)

Мал. 41.6. Сергій Сергійович Четвериков (1880-1959)

Основні положення синтетичної теорії еволюції:

— Матеріалом для еволюції є спадкові зміни — мутації (як правило, генні) та їхні комбінації.

— Основним рушійним фактором еволюції є природний добір, що виникає на основі боротьби за існування.

— Найменшою одиницею еволюції є популяція.

— Еволюція має поступовий і тривалий характер. Видоутворення як етап еволюційного процесу є послідовною зміною однієї популяції низкою наступних популяцій.

— Еволюція має ненаправлений характер, тобто не йде в напрямку будь-якої кінцевої мети.

— Еволюція є необоротним процесом.

Важливими для дослідження механізмів еволюції були роботи Лінн Марґуліс, яка є авторкою теорії симбіогенезу клітинних органел (мал. 41.7), а також дослідження Емманюель Шарпантьє й Дженніфер Дудна, які 2020 року отримали Нобелівську премію за відкриття генного редагування («генетичні ножиці»).

Мал. 41.7. Лінн Марґуліс (1938-2011)

Адаптація — це пристосування живих організмів до певних умов середовища існування. Наслідком адаптацій організмів до умов середовища стали процеси конвергенції, дивергенції та паралелізму. У сучасній біології найбільш розробленою є синтетична теорія еволюції, що об’єднує основні ідеї класичної теорії еволюції, запропоновані Чарльзом Дарвіном, і досягнення сучасної генетики.

Перевірте свої знання

1. Що таке адаптація? 2. Які бувають адаптації? 3. Як виникають явища: а) конвергенції; б) дивергенції? 4. Які існують основні положення синтетичної теорії еволюції? 5. На конкретному прикладі поясніть утворення гомологічних органів. 6 Якими органами — гомологічними чи аналогічними — є крила метеликів і птахів? Обґрунтуйте свою точку зору.