Гомологичные органы: примеры и доказательства эволюции.

Основным принципом эволюции органических структур является принцип дифференциации . Дифференциация представляет собой разделение однородной структуры на обособленные части, которые в силу различного положения, связей с другими органами и различных функций приобретают специфическое строение. Таким образом, усложнение структуры всегда связано с усложнением функций и специализацией отдельных частей. Дифференцированная структура выполняет несколько функций, и строение ее сложно (Примером филогенетической дифференциации может являться эволюция кровеносной системы в типе хордовых).

Отдельные части дифференцирующейся, ранее однородной структуры, специализируясь на выполнении одной функции, становятся функционально все более зависимыми от других частей данной структуры и от организма в целом. Такое функциональное соподчинение отдельных компонентов системы в целостном организме называют интеграцией (Четырехкамерное сердце млекопитающих представляет собой пример высокоинтегрированной структуры: каждый отдел выполняет лишь свою специальную функцию, не имеющую никакого смысла в отрыве от функций других отделов).

Закономерности морфофункциональных преобразований органов:

Один из основных принципов эволюции органов - принцип расширения и смены функций . Расширение функций сопровождает обычно профессивное развитие органа, который по мере дифференциации выполняет все новые функции. Так, парные плавники рыб, возникшие как пассивные органы, поддерживающие тело в воде в горизонтальном положении, с приобретением собственной мускулатуры и прогрессивным расчленением становятся еще и активными рулями глубины и поступательного движения. У придонных рыб они обеспечивают также их передвижение по дну. С переходом позвоночных на сушу к перечисленным функциям конечностей добавились хождение по Земле, лазание, бегание и др.

В прогрессивной эволюции органов очень важным является принцип активации функций . Он наиболее часто реализуется на начальных этапах эволюции органов в том случае, когда малоактивный орган начинает активно выполнять функции, существенно при этом преобразуясь. Так, крайне малоподвижные парные плавники хрящевых рыб становятся активными органами движения уже у костистых.

Более часто в филогенезе наблюдается интенсификация функций , являющаяся следующим этапом эволюции органов после активации. Благодаря этому орган обычно увеличивается в размерах, претерпевает внутреннюю дифференцировку, гистологическое строение его усложняется, нередко наблюдается многократное повторение одноименных структурных элементов, или полимеризация структуры. Примером является усложнение структуры легких в ряду наземных позвоночных за счет ветвления бронхов, появления ацинусов и альвеол на фоне постоянной интенсификации его функций. Высокая степень дифференцировки может сопровождаться уменьшением количества одинаковых органов, выполняющих одну и ту же функцию, или их олигомеризацией .

Иногда в процессе интенсификации функций наблюдается тканевая субституция органа - замещение одной ткани другой, более соответствующей выполнению данной функции. Так, хрящевой скелет хрящевых рыб сменяется на костный у более высокоорганизованных классов позвоночных.

В противоположность интенсификации и активации ослабление функций ведет в филогенезе к упрощению строения органа и его редукции, вплоть до полного исчезновения.

В процессе эволюции закономерным является как возникновение новых структур, так и их исчезновение. Примером возникновения органов служит происхождение матки плацентарных млекопитающих от парных яйцеводов.

Исчезновение , или редукция, органа в филогенезе может быть связана с тремя разными причинами и имеет различные механизмы. Во-первых, орган, выполнявший ранее важные функции, может оказаться в новых условиях вредным. Чаще наблюдается исчезновение органов благодаря их субституции новыми структурами, выполняющими прежние функции с большей интенсивностью. Самый частый путь к исчезновению органов - через постепенное ослабление их функций.

Недоразвившиеся органы носят название рудиментарных или рудиментов . К рудиментам у человека относят, во-первых, структуры, потерявшие свои функции в постнатальном онтогенезе, но сохраняющиеся и после рождения (волосяной покров, мышцы ушной раковины, копчик, аппендикс как пищеварительный орган), и, во-вторых, органы, сохраняющиеся только в эмбриональном периоде онтогенеза (хорда, хрящевые жаберные дуги, правая дуга аорты, шейные ребра и др.).

Различного рода нарушения эмбриогенеза могут привести к формированию у высокоорганизованных организмов и человека таких признаков, которые при нормальных условиях у них не встречаются, но присутствуют у более или менее отделенных предков. Такие признаки называют атавизмами.

Аналогичные органы

Сходство для аналогичных органов - результат эволюционного приспособления разных организмов к одинаковым условиям среды. Так как строение, развитие и происхождение аналогичных органов различны, их сопоставление не позволяет судить о родстве между организмами. (ср. Гомологичные органы)

Аналогия (в биологии) - внешнее сходство организмов разных систематических групп, а также органов или их частей, происходящих из различных исходных зачатков и имеющих неодинаковое строение. Аналогия обусловлена общностью образа жизни или функции (приспособлением к сходным условиям существования) .

Понятие аналогии разбивается на подчиненные категории:

• Простая (конвергирующая) аналогия - такое подобие, когда у двух неродственных групп организмов возникают органы, сходные по облику и функциям, но не обнаруживающие сходства узкоспециальных черт. Например, кожные жабры, расположенные на различных органах неродственных групп водных животных, имеют общую тенденцию к увеличению площади поверхности за счет усиленного роста и ветвления.
• Конфлюэнтная аналогия или конфлюэнция . В этом случае органы совпадают по строению вплоть до мельчайших особенностей, и судить об их аналогичности можно, только изучив их происхождение. Примером конфлюэнтно-аналогичных органов является сходство (даже на гистологическом уровне) трахей насекомых и трахей наземных хелицеровых.

История

Понятие аналогии было введено Аристотелем и обозначало функциональное, и морфологическое сходство органов различных организмов . Ричард Оуэн уточнил это понятие как функциональное подобие, противоположное гомологии . Понятие гомологии в биологии было введено Ричардом Оуэном в 1840-е гг., не ставившего задачи решения филогенетических проблем . Он предложил различить аналогичные:

«…a part or organ in one animal that has the same function as another part or organ in a different animal…» [часть или орган животного, который имеет ту же самую функцию, что и другая часть или орган у иного животного] «the same organ in different animals under every variety of form and function…» [тот же самый орган в различных животных при всех вариациях формы и функции]

Примерами аналогичных структур могут служить крылья насекомых и птиц . Примерами гомологичных - крыло птицы и рука человека.

Чарльз Дарвин (1859) считал, что аналогия возникает в ходе эволюции в сходных условиях жизни в результате приспособления к окружающей среде организмов далёких систематических групп (см. Конвергенция в биологии).

Примеры

Животные

• Крылья птиц - видоизменённые передние конечности, крылья насекомых - складки хитинового покрова
• Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб - образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных - выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых - система трубочек, развившихся из наружных покровов
• Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих - китов, дельфинов и у рыб

Растения

• Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)

См. также

Примечания

Литература

• Бляхер Л. Я., Аналогия и гомология, в сб.: Идея развития в биологии, М., 1965.
• Дарвин Ч., Происхождение видов. Соч., т. 3, М., 1939, с. 608
• Шимкевич В. М., Биологическое основание зоологии, 5 изд., т. 1-2, М.- П., 1923-25

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Аналогичные органы" в других словарях:

АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ, органы различного эмбрионального происхождения, но одинаковой физиологич. функции; к А. о. относятся, например, челюсти позвоночных, происшедшие из жаберных дуг, челюсти в, р насекомых, являющиеся видоизменением конечностей;… … Большая медицинская энциклопедия

В биологии сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Большой Энциклопедический словарь

- (биол.), сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (например, крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота). * * * АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ… … Энциклопедический словарь Большая советская энциклопедия

АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. analogos соответственный), органы животных и растений разных систематич. групп, сходные по выполняемой функции, но различные по строению и происхождению (например, крыло птицы и крыло бабочки). Ср. Гомологичные органы … Ветеринарный энциклопедический словарь

- (биол.), сходны у организмов разных систематич. групп по выполняемой функции, но имеют разл. происхождение и неодинаковое внутр. строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Естествознание. Энциклопедический словарь

Морфология растений представляет много примеров аналогичных органов, т. е. таких образований, происхождение которых различно, но функции одинаковы. Так, корни аналогичны ризоидам, колючки шипам, семена спорам. Одинаковость функций обуславливает… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Аналоги_Гомологи

Аналогичные органы/Конвергенция

Гомологичные органы/Дивергенция

результат Конвергенции

Аналогичные органы

Крылья птиц - видоизменённые передние конечности, крылья насекомых - складки хитинового покрова

Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб - образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных - выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых - система трубочек, развившихся из наружных покровов.

Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих - китов, дельфинов и у рыб.

Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)

Колючка барбариса обыкновенного возникает из листьев; колючка белой акации –из прилистников; В – колючка боярышника– из побега; – колючка ежевики– из коры

Строение глаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков. У осьминога линза хрусталика приближается к сетчатке или удаляется от нее; его глаз наводится на фокус, как объектив фотоаппарата: У человека хрусталик жестко фиксирован, но может менять свою кривизну благодаря сокращению особых мышц. У человека, как и у всех позвоночных, глаза - выросты зачатка головного мозга, у осьминога они образовались из покровов тела.

Жабры рыб (образованы из костей) и жабры ракообразных (образованы из наружного покрова)

Легкие сухопутных позвоночных (выросты пищеварительной трубки) и трахеи насекомых (выросты покрова)

Роющая конечность медведки и крота

10. Жабры личинок стрекоз и жабры рыб

результат Дивергенции

Гомологичные органы

Строения скелета передней конечности представителей разных отрядов млекопитающих: финвала; гигантского броненосца; рыжей вечерницы; гориллы; крота; сивуча; лошади Пржевальского.

Слуховые косточки среднего уха: костистые рыбы; пресмыкающееся; млекопитающие.

Перистосложный лист - прилистники; усики гороха; кувшинчики непентеса; чешуйки на корневище; стеблевые чешуи хвоща; колючки барбариса, кактуса, шиповника; почечные чешуи, эти образования являются видоизменениями листовой пластинки. Постепенный переход от тычинок к лепесткам в цветке белой кувшинки.

Стебель - корневища ландыша, касатика, пырея; клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника.

Скелет передней конечности позвоночных: рука человека, конечность кита, л ошади, летучей мыши, вымершего летающего ящера, грудной плавник рыбы, вымершего водного ящера.

Зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы

Органы, имеющие сходное строение и общее происхождение, независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными . Например, у представителей позвоноч-ных животных , обитающих на суше, в воздухе и в воде, передние конечности выполняют функции хождения, копательную, летательную, плава-тельную. Однако у всех они состоят из плеча, предплечья, образо-ванного локтевой и лучевой костями, костями запястья (рис. 45). Гомологичные органы встречаются также и у растений .

Примеры

Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, шипы барбариса и кактуса. Это видоиз-менённые листья. У животных наиболее яркий пример — передние конечности позвоночных животных.

Аналогичными называют такие органы, которые выполняют одинаковые функции, но имеют различное происхождение. Колючки кактуса образовались в результате видоизменения листьев, шипы боярышника — стебля, а шипы розы и малины — вследствие изме-нения ростков эпидермиса (рис. 46). Примерами аналогичных орга-нов являются также глаза головоногих моллюсков и позвоночных животных. Глаза у головоногих моллюсков развиваются путём удлинения эктодермального слоя, а у позвоночных — из бокового ростка головного мозга.

Конвергенция

В отдельных случаях эволюционный процесс совершается в результате приспособления организмов, относящихся к различным систематическим группам, к одинаковым условиям обитания в течение миллионов лет . Такой процесс называется конвергенцией (от лат. convergere — приближаться) — схожестью признаков организмов, имеющих различное происхождение, в результате естест-венного отбора и одинаковых условий.

В качестве примера конвергенции можно привести сходство строения тела, органов движения акулы (рыбы), ихтиозавра (пресмыкающиеся , жившие в мезозойской эре и затем вымершие), дельфина (млекопитающие). Сходство внешнего вида представителей подкласса сумчатых и плацентарных из класса млекопитающих — сумчатого крота и крота обыкновенного — также является результатом конвергенции (рис. 47).

Примеры

Примерами аналогичных органов у растений могут служить иглы барбариса, иглы боя-рышника, шипы белой акации (боковые листья), шипы мали-ны (ростки кожицы); у животных — крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела), крылья орла, летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед-ней конечности).

Органы, утратившие в течение эволюционного процесса своё первоначальное значение и находящиеся на стадии исчезновения, называются рудиментарными . У древних предков эти органы были нормально развиты и выполняли определённые функции. Затем, в ходе эволюционного процесса, они потеряли своё биологическое значение и сохранились в виде остаточных органов. Материал с сайта

Примеры

Рудиментарные органы встречаются как у животных, так и у растений. Так, чешуйки у корневища ландышей, пырея, папоротника и комнатного растения аспидистры являются рудиментарными листьями. Вторые и третьи пальцы конечностей лошади, крестцовая кость и кости конечности кита, маленькая пара крыльев у мухи также являются рудиментарными органами. Рудиментарные органы у растений, животных и человека являются важным доказательством эволюции .

Явления атавизма также подтверждают историческое развитие органического мира. Под атавизмом понимают повторение у отдельных особей в онтогенезе признаков, характерных для их далёких предков.

Примеры

Примером атавизма являются случаи рождения зеброобразных жеребят, наличие нечётких полос на спине пегой лошади. Это свидетельствует о том, что дикие предки домашней лошади имели полосатый шерстяной покров. Иногда у коров бывает три пары сосков на вымени . Это указывает на то, что коровы произошли от диких предков, имевших четыре пары сосков.

Картинки (фото, рисунки)

• Рис. 45. Гомологичные органы (передние конечности позвоночных животных): саламандра, черепаха, крот, лошадь, летучая мышь, птица

• 

  Рис. 46. Аналогичные органы: 1- иглы барбариса; 2 - иглы боя­рышника; 3 - шипы белой акации (боковые листья); 4 - шипы мали­ны (ростки кожицы); 5 - крылья бабочки (развиваются из задней части грудного отдела тела); 6 - крылья орла; 7 - летательные перепонки летучей мыши (образованы путём видоизменения перед­ней конечности)

• 

  Современная биологическая наука имеет достаточно фактов, которые доказывают существование процесса эволюционных изменений живых организмов. Один из них - это гомологичные которых будут рассмотрены в нашей статье.

  Доказательства эволюции

  Органический мир нашей планеты просто поражает своим разнообразием. Все живые организмы настолько разные, что предположить факт единства их происхождения достаточно сложно. Однако этому есть целый ряд доказательств. В первую очередь - это сходство химического состава, а именно наличие молекул белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот. Все представители царств живой природы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

  Эмбриональное развитие позвоночных

  Эмбриологией называют науку о зародышевом развитии. Исследования ученых показали, что на ранних стадиях развития позвоночные практически не отличаются друг от друга. Хорда, нервная трубка, жаберные щели в глотке - все эти признаки есть и у птиц, и у рыб, и у человека. В ходе дальнейшего развития организмы разных классов претерпевают метаморфозы.

  Морфологические доказательства эволюции

  Одним из ведущих доказательств эволюционного процесса является сходство в строении различных частей организма. Этот признак и называется морфологическим. Ярким примером взаимосвязи между отдельными классами позвоночных является утконос. Данное животное по ряду признаков занимает промежуточное положение между рептилиями, птицами и млекопитающими. Соответственно, утконос имеет признаки представителей всех перечисленных классов.

  

  К примеру, размножается это животное, откладывая яйца. При этом он выкармливает своих детенышей молоком, подобно млекопитающим. Плавательные перепонки на ногах, способ процеживания воды через клюв и уплощенный нос делают его похожим на птиц. А еще он вырабатывает яд, как многие рептилии.

  Гомологичные и аналогичные органы

  Некоторые органы животных и растений, несмотря на различные функции, имеют общее происхождение. К примеру, усики гороха прикрепляют растение к опоре, а шипы кактуса уменьшают интенсивность испарения воды. Но в обоих случаях эти структуры являются Такое явление имеет свое название - гомология органов.

  

  А вот иглы барбариса и шипы малины имеют разное происхождение. В первом случае это боковые листья, а во втором - производные покровной ткани растения. Такие органы называются аналогичными. Широкие крылья орла и бабочки также имеют разное происхождение. Хотя на первый взгляд определить это достаточно сложно, поскольку все эти структуры обеспечивают полет. Но у птиц это видоизмененные передние конечности, покрытые перьями. А у насекомых крылья представляют выросты покровов. Конечности же у них расположены под телом и не участвуют в полете.

  

  Гомологичные и аналогичные органы являются прямым свидетельством общности происхождения различных животных. А различия в особенностях их строения обусловлены приспособлением к разным средам обитания и образу жизни.

  Какие органы называются гомологичными: примеры

  Самым типичным примером гомологий являются передние конечности позвоночных. Ласты кита и дельфина, крылья птицы и летучей мыши, руки человека, лапы крота и крокодила выполняют разные функции. Но строение их сходно. Все это передние конечности хордовых позвоночных, состоящие из трех отделов: плеча, предплечья и кисти.

  К гомологичным органам относятся также различных растений. Они обладают значительными отличиями во внешнем строении и функциях. Корневище ландыша имеет удлиненные междоузлия, клубень картофеля накапливает запас воды с питательными веществами, а донце репчатого лука является основой для прикрепления мясистых листьев. Однако все гомологичные органы, примеры которых мы рассмотрели, имеют типичное для Но и это еще не все!

  

  Рассмотреть, какие органы называются гомологичными, можно также на примере Подземный орган растений также может существенно видоизменяться в разных условиях произрастания. Так, у брюквы и моркови главный корень утолщается, запасая питательные вещества. Такие культуры в первый год не дают семян. Осенью их надземные органы отмирают, а за счет подземного корнеплода растение переживает холодное время года. Такие видоизменения и есть ответ на вопрос о том, что представляют собой гомологичные органы. Примеры их - это также воздушные, дыхательные и цепляющиеся корни.

  

  Рудименты и атавизмы

  Морфологическими доказательствами эволюции являются также Это те части растений и животных, которые являются недоразвитыми. У человека это третье веко, второй ряд зубов, а также мышцы, которые двигают ушную раковину.

  Признаками, противоположными рудиментам, являются атавизмы. Это проявление черт предков, не характерных для особей данного вида. В качестве примера можно привести развитие копчикового отдела позвоночника, многососковость, сплошной волосяной покров у человека. Если рассматривать животных, у них атавизмом является развитие задних конечностей у китов и змей.

  Итак, гомологичные органы, примеры которых были рассмотрены в нашей статье, наряду с аналогиями, рудиментами и атавизмами являются морфологическими доказательствами процесса эволюции. Эти признаки проявляются как у животных, так и у растений. Гомологичными органами называют структуры, которые имеют общий план строения, но отличаются выполняемыми функциями. Наличие у человека перечисленных признаков доказывает его происхождение от животных в результате эволюционных преобразований.