Fragen nach dem Ursprung des Lebens und seiner Entwicklung beschäftigen Wissenschaftler seit der Antike. Die Menschen haben immer versucht, diesen Mysterien näher zu kommen, um die Welt verständlicher und vorhersehbarer zu machen. Viele Jahrhunderte lang dominierte die Sichtweise auf den göttlichen Anfang des Universums und des Lebens. Die Evolutionstheorie hat vor relativ kurzer Zeit den Ehrenplatz als wichtigste und wahrscheinlichste Version der Entwicklung allen Lebens auf unserem Planeten gewonnen. Ihre wichtigsten Bestimmungen wurden Mitte des 19. Jahrhunderts von Charles Darwin formuliert. Das folgende Jahrhundert brachte der Welt viele Entdeckungen auf dem Gebiet der Genetik und Biologie, die es ermöglichten, die Gültigkeit von Darwins Lehren zu beweisen, zu erweitern und mit neuen Daten zu kombinieren. So entstand die synthetische Evolutionstheorie. Sie nahm alle Ideen des berühmten Forschers und die Ergebnisse der wissenschaftlichen Forschung auf verschiedenen Gebieten von der Genetik bis zur Ökologie auf.
Vom Individuum zur Klasse
Biologische Evolution ist die historische Entwicklung von Organismen, die auf den einzigartigen Prozessen des Funktionierens genetischer Informationen inbestimmten Umgebungsbedingungen.
Das Anfangsstadium aller Transformationen, die schließlich zur Entstehung einer neuen Spezies führen, ist die Mikroevolution. Solche Veränderungen häufen sich im Laufe der Zeit und enden mit der Bildung einer neuen höheren Organisationsebene von Lebewesen: Gattung, Familie, Klasse. Die Bildung supraspezifischer Strukturen wird gemeinhin als Makroevolution bezeichnet.
Ähnliche Prozesse
Beide Ebenen sind im Grunde gleich. Die treibenden Kräfte sowohl für Mikro- als auch für Makroveränderungen sind natürliche Selektion, Isolation, Vererbung und Variabilität. Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Verfahren besteht darin, dass eine Kreuzung zwischen verschiedenen Arten praktisch ausgeschlossen ist. Infolgedessen basiert die Makroevolution auf interspezifischer Selektion. Ein großer Beitrag zur Mikroevolution wird durch den freien Austausch genetischer Informationen zwischen Individuen derselben Art geleistet.
Konvergenz und Divergenz von Zeichen
Die Hauptlinien der Evolution können verschiedene Formen annehmen. Eine starke Quelle der Vielf alt im Leben ist die Divergenz der Merkmale. Sie arbeitet sowohl innerhalb einer bestimmten Art als auch auf höheren Organisationsebenen. Umweltbedingungen und natürliche Auslese führen zur Teilung einer Gruppe in zwei oder mehr, die sich in bestimmten Merkmalen unterscheiden. Auf Artenebene kann die Divergenz reversibel sein. In diesem Fall verschmelzen die resultierenden Populationen wieder zu einer. Auf höheren Ebenen ist der Prozess irreversibel.
Eine andere Form ist die phyletische Evolution, die die Transformation einer Art beinh altet, ohne das Individuum zu trennenBevölkerungen. Jede neue Gruppe ist ein Nachkomme der vorherigen und ein Vorfahre der nächsten.
Konvergenz oder „Konvergenz“von Zeichen trägt ebenfalls wesentlich zur Vielf alt des Lebens bei. Bei der Entwicklung nicht verwandter Organismengruppen unter dem Einfluss gleicher Umweltbedingungen werden bei Individuen ähnliche Organe gebildet. Sie haben eine ähnliche Struktur, aber unterschiedliche Ursprünge und erfüllen fast die gleichen Funktionen.
Parallelismus kommt der Konvergenz sehr nahe - einer Form der Evolution, bei der sich anfangs divergierende Gruppen unter dem Einfluss gleicher Bedingungen auf ähnliche Weise entwickeln. Zwischen Konvergenz und Parallelität besteht ein schmaler Grat, und es ist oft schwierig, die Evolution einer bestimmten Gruppe von Organismen der einen oder anderen Form zuzuordnen.
Biologischer Fortschritt
Die Hauptrichtungen der Evolution wurden erstmals in den Werken von A. N. Severtsov. Er schlug vor, das Konzept des biologischen Fortschritts hervorzuheben. Die Arbeiten des Wissenschaftlers skizzieren die Wege, um dies zu erreichen, sowie die wichtigsten Wege und Richtungen der Evolution. Severtsovs Ideen wurden von I. I. Schmalhausen.
Die von Wissenschaftlern identifizierten Hauptrichtungen der Evolution der organischen Welt sind biologischer Fortschritt, Regression und Stabilisierung. Am Namen ist leicht zu verstehen, wie sich diese Prozesse voneinander unterscheiden. Der Fortschritt führt zur Bildung neuer Merkmale, die den Anpassungsgrad des Organismus an die Umwelt erhöhen. Regression drückt sich in einer Verringerung der Größe der Gruppe und ihrer Vielf alt aus, was schließlich zum Aussterben führt. Stabilisierung beinh altet die Festigung erworbener Eigenschaften und deren Weitergabe von Generation zu GenerationErzeugung unter relativ unveränderten Bedingungen.
Im engeren Sinne bedeuten sie als Hauptrichtungen der organischen Evolution gerade den biologischen Fortschritt und seine Formen.
Es gibt drei Hauptwege, um biologischen Fortschritt zu erzielen:
- Arogenese;
- Allogenese;
- Katagenese.
Arogenesis
Dieser Prozess ermöglicht es, den Gesamtorganisationsgrad durch die Bildung von Aromorphosen zu erhöhen. Wir schlagen vor zu klären, was mit diesem Begriff gemeint ist. Aromorphose ist also eine Evolutionsrichtung, die zu einer qualitativen Veränderung lebender Organismen führt, begleitet von ihrer Komplikation und einer Zunahme der Anpassungseigenschaften. Durch eine Veränderung der Struktur wird das Funktionieren des Einzelnen intensiver, er erhält die Möglichkeit, neue, bisher ungenutzte Ressourcen zu nutzen. Dadurch werden Organismen gewissermaßen frei von Umweltbedingungen. Auf einer höheren Organisationsebene sind ihre Anpassungen weitgehend universeller Natur und geben die Möglichkeit, sich unabhängig von Umweltbedingungen zu entwickeln.
Ein gutes Beispiel für Aromorphose ist die Transformation des Kreislaufsystems von Wirbeltieren: das Auftreten von vier Kammern im Herzen und die Trennung von zwei Kreisläufen des Blutkreislaufs - groß und klein. Die Pflanzenevolution ist durch einen deutlichen Sprung nach vorn durch die Bildung des Pollenschlauches und des Samens gekennzeichnet. Aromorphosen führen zur Entstehung neuer taxonomischer Einheiten: Klassen, Abteilungen, Typen und Königreiche.
Aromorphose ist laut Severtsov eine relativ seltene EvolutionPhänomen. Es markiert einen morphophysiologischen Fortschritt, der wiederum einen allgemeinen biologischen Fortschritt einleitet, begleitet von einer deutlichen Erweiterung der Anpassungszone.
Soziale Aromorphose
In Anbetracht der Evolutionsrichtung der Menschheit führen einige Wissenschaftler das Konzept der "sozialen Aromorphose" ein. Es bezeichnet universelle Veränderungen in der Entwicklung sozialer Organismen und ihrer Systeme, die zu Komplikationen, größerer Anpassungsfähigkeit und einer Zunahme der gegenseitigen Beeinflussung von Gesellschaften führen. Zu solchen Aromorphosen zählen beispielsweise die Staatsentstehung, die Druck- und die Computertechnik.
Allogenese
Im Zuge des biologischen Fortschritts entstehen auch Veränderungen weniger globaler Natur. Sie sind die Essenz der Allogenese. Diese Evolutionsrichtung (Tabelle unten) unterscheidet sich signifikant von der Aromorphose. Es führt nicht zu einer Erhöhung des Organisationsgrades. Die Hauptfolge der Allogenese ist die Idioadaptation. Tatsächlich handelt es sich um eine private Veränderung, dank der sich der Körper an bestimmte Bedingungen anpassen kann. Diese Evolutionsrichtung der organischen Welt ermöglicht es eng verwandten Arten, in sehr unterschiedlichen geografischen Gebieten zu leben.
Ein aussagekräftiges Beispiel für einen solchen Prozess ist die Wolfsfamilie. Seine Arten kommen in verschiedenen Klimazonen vor. Jede hat eine bestimmte Reihe von Anpassungen an ihre Umgebung, ist aber in Bezug auf die Organisation anderen Arten nicht wesentlich überlegen.
Wissenschaftler identifizieren mehrere Arten von Idioadaptationen:
- in Form (zum Beispiel ein stromlinienförmiger KörperWasservögel);
- nach Farbe (dazu gehören Mimikry, Warn- und Schutzfärbung);
- zur Vervielfältigung;
- zur Fortbewegung (Wasservogelmembranen, Luftsäcke von Vögeln);
- Anpassung an Umweltbedingungen.
Unterschiede zwischen Aromorphose und Idioadaptation
Einige Wissenschaftler stimmen Severtsov nicht zu und sehen keine ausreichenden Gründe, um zwischen Idioadaptationen und Aromorphosen zu unterscheiden. Sie glauben, dass das Ausmaß des Fortschritts erst beurteilt werden kann, wenn seit der Änderung eine erhebliche Zeit vergangen ist. Tatsächlich ist es schwierig zu erkennen, zu welchen evolutionären Prozessen eine neue Qualität oder entwickelte Fähigkeit führen wird.
Severtsovs Anhänger neigen dazu zu denken, dass Idioadaptation als Veränderung der Körperform, Überentwicklung oder Reduktion von Organen zu verstehen sei. Aromorphosen sind signifikante Veränderungen in der Embryonalentwicklung und der Bildung neuer Strukturen.
Katagenese
Die biologische Evolution kann mit der Vereinfachung der Struktur von Organismen fortschreiten. Katagenese ist eine allgemeine Degeneration, ein Prozess, der zu einer Abnahme der Organisation von Lebewesen führt. Das Hauptergebnis dieser Evolutionslinie (eine Tabelle, die die drei Pfade vergleicht, ist unten angegeben) ist das Auftreten sogenannter Katamorphosen oder primitiver Zeichen, die die verlorenen progressiven ersetzen. Ein Beispiel für Organismen, die das Stadium der allgemeinen Degeneration überschritten haben, kann jeder Parasit sein. Sie verlieren größtenteils die Fähigkeit, sich unabhängig zu bewegen, ihr Nervensystem wird stark vereinfacht.und Kreislaufsysteme. Es erscheinen jedoch verschiedene Anpassungen zum besseren Eindringen in den Körper des Wirts und zur Fixierung an geeigneten Organen.
| Arogenesis | Allogenese | Katagenese | |
| Major change | Aromorphose | Idioadaptation | Katamorphose |
| Wesen der Richtung |
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| Beispiele |
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Verhältnis
Die Hauptrichtungen der Evolution sind miteinander verbunden und lösen sich im Laufe der historischen Entwicklung ständig ab. Nach kardinalen Transformationen in Form von Aromorphose oder Degeneration beginnt eine Periode, in der sich eine neue Gruppe von Organismen infolge der Entwicklung ihrer einzelnen Teile in verschiedenen geografischen Zonen zu schichten beginnt. Evolution beginnt durch Idioadaptation. Nach einer Weile führen die kumulierten Veränderungen zu einem neuen qualitativen Sprung.
Entwicklungsrichtung der Pflanzen
Moderne Flora erschien nicht sofort. Wie alle Organismen hat es einen langen Weg des Werdens hinter sich. Die Pflanzenevolution hat den Erwerb mehrerer wichtiger Aromorphosen beinh altet. Die erste davon war das Aufkommen der Photosynthese, die es primitiven Organismen ermöglichte, die Energie des Sonnenlichts zu nutzen. Als Folge von Veränderungen in der Morphologie und den photosynthetischen Eigenschaften entstanden allmählich Algen.
Der nächste Schritt war die Erschließung von Grundstücken. Für den erfolgreichen Abschluss der „Mission“war eine weitere Aromorphose erforderlich - die Differenzierung von Geweben. Moose und Sporenpflanzen tauchten auf. Eine weitere Komplikation der Organisation ist mit der Transformation des Prozesses und der Methoden der Reproduktion verbunden. Aromorphosen wie Samenanlage, Pollenkörner und schließlich der Samen charakterisieren Gymnospermen, die evolutionär weiter entwickelt sind als Sporen.
Ferner bewegten sich die Wege und Richtungen der Pflanzenevolution in Richtung einer noch stärkeren Anpassung an Umweltbedingungen, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen nachteilige Faktoren zunahm. Infolge des Auftretens von Stempel und Keimblatt, Blüte oderAngiospermen, die sich heute in einem Stadium des biologischen Fortschritts befinden.
Tierreich
Die Evolution der Eukaryoten (eine eukaryotische Zelle enthält einen gebildeten Zellkern) mit heterotropher Ernährung (Heterotrophe sind nicht in der Lage, organisches Material durch Chemo- oder Photosynthese zu erzeugen) war in den ersten Stadien ebenfalls von einer Gewebedifferenzierung begleitet. Hohltiere haben eine der ersten bedeutenden Aromorphosen in der Evolution der Tiere: In den Embryonen werden zwei Schichten gebildet, Ekto- und Endoderm. Bei Spul- und Plattwürmern wird die Struktur bereits komplexer. Sie haben ein drittes Keimblatt, das Mesoderm. Diese Aromorphose ermöglicht die weitere Differenzierung von Geweben und die Entstehung von Organen.
Die nächste Stufe ist die Bildung einer sekundären Körperhöhle und deren weitere Unterteilung in Abschnitte. Anneliden haben bereits Parapodien (eine primitive Art von Gliedmaßen) sowie Kreislauf- und Atmungssysteme. Die Umwandlung von Parapodien in Gelenkglieder und einige andere Veränderungen verursachten das Auftreten des Arthropodentyps. Bereits nach der Landung begannen sich Insekten aufgrund des Auftretens embryonaler Membranen aktiv zu entwickeln. Heute sind sie am besten an das Leben auf der Erde angepasst.
Solche großen Aromorphosen wie die Bildung der Notochord, des Neuralrohrs, der Bauchaorta und des Herzens ermöglichten das Auftreten des Chordata-Typs. Dank einer Reihe fortschreitender Veränderungen wurde die Vielf alt der lebenden Organismen durch Fische, Amnioten und Reptilien ergänzt. Letztere waren aufgrund des Vorhandenseins embryonaler Membranen nicht mehr vom Wasser abhängig und kamen an Land.
WeiterDie Evolution folgt dem Weg der Transformation des Kreislaufsystems. Es gibt warmblütige Tiere. Anpassungen an den Flug ermöglichten die Entstehung von Vögeln. Solche Aromorphosen wie ein Vierkammerherz und das Verschwinden des rechten Aortenbogens, eine Zunahme der Vorderhirnhemisphären und die Entwicklung des Kortex, die Bildung eines Fells und von Brustdrüsen und eine Reihe anderer Veränderungen führten zum Auftreten von Säugetiere. Unter ihnen ragten im Laufe der Evolution Plazentatiere heraus, die sich heute in einem Zustand des biologischen Fortschritts befinden.
Entwicklungsrichtungen der Menschheit
Die Frage nach dem Ursprung und der Entwicklung der Vorfahren des modernen Menschen ist noch nicht gründlich untersucht worden. Dank der Entdeckungen der Paläontologie und der vergleichenden Genetik haben sich die bereits etablierten Vorstellungen über unseren „Stammbaum“geändert. Noch vor 15 Jahren herrschte die Ansicht vor, dass die Evolution der Hominiden einem linearen Typus folgte, also aus immer weiter entwickelten Formen bestand, die sich sukzessive ablösten: Australopithecus, ein geschickter Mann, Archanthrop, Neandertaler (Paläoanthrop), Neoanthrop (moderner Mann). Die Hauptrichtungen der menschlichen Evolution führten wie bei anderen Organismen zur Bildung neuer Anpassungen, einer Erhöhung des Organisationsgrades.
Daten, die in den letzten 10-15 Jahren erhoben wurden, haben jedoch das bereits etablierte Bild ernsthaft korrigiert. Neue Funde und aktualisierte Datierungen weisen darauf hin, dass die Evolution komplexer war. Es stellte sich heraus, dass die Unterfamilie Hominina (gehört zur Familie der Hominiden) aus fast doppelt so vielen Arten besteht wiewurde früher berücksichtigt. Seine Entwicklung war nicht linear, sondern enthielt mehrere sich gleichzeitig entwickelnde Linien oder Zweige, progressive und Sackgassen. Zu verschiedenen Zeiten koexistierten drei oder vier oder mehr Arten zusammen. Die Einengung dieser Vielf alt erfolgte durch die Verdrängung von anderen, weniger entwickelten Gruppen durch evolutionär höher entwickelte Gruppen. Zum Beispiel ist es heute allgemein anerkannt, dass Neandertaler und moderne Menschen zur gleichen Zeit lebten. Erstere waren nicht unsere Vorfahren, sondern ein Parallelzweig, der von fortgeschritteneren Homininen verdrängt wurde.
Fortschreitende Änderungen
Die wichtigsten Aromorphosen, die zum Wohlstand der Unterfamilie führten, bleiben unbestritten. Dies ist Bipedalismus und eine Zunahme des Gehirns. Wissenschaftler sind sich über die Gründe für die Bildung des ersten nicht einig. Lange Zeit glaubte man, dies sei eine Zwangsmaßnahme, die für die Freiraumentwicklung notwendig sei. Jüngste Daten deuten jedoch darauf hin, dass die Vorfahren der Menschen auch während der Lebenszeit auf Bäumen auf zwei Beinen gingen. Diese Fähigkeit trat bei ihnen unmittelbar nach der Trennung von der Schimpansenlinie auf. Einer Version zufolge bewegten sich Hominins ursprünglich wie moderne Orang-Utans, standen mit beiden Füßen auf einem Ast und hielten die Hände an einem anderen.
Das Wachstum des Gehirns vollzog sich in mehreren Stadien. Es begann mit Homo habilis (Handwerker), der lernte, die einfachsten Werkzeuge herzustellen. Die Zunahme des Gehirnvolumens fiel mit einer Zunahme des Fleischanteils in der Ernährung der Homininen zusammen. Die Habilis scheinen Aasfresser gewesen zu sein. Die nächste Zunahme des Gehirns wurde auch von einer Zunahme der Menge an Fleisch und Nahrung begleitetUmsiedlung unserer Vorfahren außerhalb des heimischen afrikanischen Kontinents. Wissenschaftler vermuten, dass die Erhöhung des Fleischanteils in der Ernährung mit der Notwendigkeit verbunden ist, die Energie aufzufüllen, die für die Aufrechterh altung der Arbeit des vergrößerten Gehirns aufgewendet wird. Vermutlich fiel die nächste Stufe dieses Prozesses mit der Entstehung des Feuers zusammen: Gekochtes Essen unterscheidet sich nicht nur in der Qualität, sondern auch im Kaloriengeh alt, außerdem wird die zum Kauen benötigte Zeit deutlich reduziert.
Die Hauptrichtungen der Evolution der organischen Welt, die über viele Jahrhunderte wirkten, bildeten die moderne Flora und Fauna. Die Bewegung des Prozesses hin zur Anpassung an veränderte Umweltbedingungen hat zu einer enormen Vielf alt an Lebensformen geführt. Die Hauptrichtungen der Evolution wirken auf allen Organisationsebenen gleich, wie die Daten der Biologie, Ökologie und Genetik belegen.
