Третья планета

Природа

История происхождения и развития жизни





6.1. Сравнительная морфология и анатомия

Формой и строением животных и растительных организмов занимаются сравнительная морфология и анатомия. На этом уровне организации живых существ сразу же бросается в глаза множество аналогий между организмами; например, конечности или органы чувств позвоночных животных, части тела насекомых, строение цветка семенных растений и т. д. Анатомические исследования выявляют внешне непохожие аналогии. Так, например, грудные плавники рыб, передние конечности сухопутных позвоночных животных и крылья птиц но строению костей (рис. 6.2) полностью соответствуют друг другу и даже расположение мускулов, нервов, кровеносных сосудов и строение внутренних органов самых различных позвоночных животных сходны (Рис, 6.2).

Следующие за этим замечания касаются сходства на всех уровнях организма, мы же ограничимся примерами, прежде всего из области анатомическо-морфологической, т. к. она наиболее наглядна.

В биологии различают две формы сходства: гомология и аналогия.Для понятия гомологии имеются различные определения, в которых отчасти уже дается объяснение.Мы будем придерживаться определения по М.Diehl (1980, с. 24):

Гомология - это эквивалентность структур в плане строения различных живых существ.

Можно определить гомологии как "соответствия в строении различных организмов". Гомологичные структуры лежат в основе одинаковых конструкций, при этом происхождение этих конструкций в данном случае не имеет значения. Эквивалентность может при этом означать:

• что рассматриваемые структуры занимают в строении различных организмов одинаковые места (критерий местоположения); согласно этому гомологичными являются грудные плавники рыб, передние конечности сухопутных позвоночных животных и крылья птиц (см. рис. 6.3);

• что структуры в своем строении имеют довольно глубокое сходство, даже если они занимают различные места в организме (критерий специфического качества), в соответствии с этим, гомологичными являются, например, плакоидная чешуя акул и зубы млекопитающих. Противоположный пример: в соответствии с этим критерием, волосяной покров млекопитающих и оперение птиц нельзя рассматривать как гомологичные. С помощью этого критерия становится возможным гомологизировать изолированные органы (например, у ископаемых) .

Даже если ни один из этих критериев невозможно применить, гомологию структур можно установить, если существуют промежуточные формы, которые, в свою очередь, можно гомологизировать с рассматриваемыми структурами (критерий постоянства). В соответствии с ним, системы кровообращения у различных классов позвоночных животных гомологичны, а именно: система кровообращения рыб похожа на систему млекопитающих лишь немного, значительно больше она схожа с системой кровообращения амфибий, которая, в свою очередь, - с системой рептилий, а уже они - с млекопитающими. Благодаря этим промежуточным формам система кровообращения рыб походит на систему млекопитающих, а системы всех позвоночных схожи друг с другом.

Можно объяснить наличием гомологии и онтогенез (индивидуальное развитие оплодотворенного яйца). Таким образом, на основании процессов происходящих во время эмбрионального развития можно гомологизировать первичный челюстной сустав позвоночных животных, квадратум-артикулярное сочленение с сочленением молото чека-наковальни в среднем ухе млекопитающих (см. раздел 3.3.6,).

Часто гомологию структур можно установить по всем трем критериям. Гомологичные структуры, как правило, внешне похожи друг на друга, но бывают случаи, когда внешнее сходство отсутствует, и тогда следует опираться на критерий "постоянства". Однако возможно и обратное, когда, несмотря на внешнее подобие, гомология отсутствует. Это бывает в том случае, когда различные структуры с различным строением выполняют одни и те же функции. В этих случаях речь идет об аналогиях.Так например, хватательные конечности крота и медведки обыкновенной похожи, но строение их абсолютно различно, таким образом, обе структуры аналогичны. Аналогичными структурами являются также крылья у насекомых и птиц (еще один пример см.на рис.6.4),

Об аналогиях можно говорить в тех случаях, когда сходны производимая работа и функции соответствующих структур или органов, которые, однако, не обязательно должны рассматриваться во взаимосвязи с историческим аспектом происхождения.

Но остановимся, прежде всего, на гомологическом сходстве. Гомологии встречаются в неисчислимых количествах. Их существование не может основываться на случайности. Оно указывает, в основном, на одну общую причину, и вопрос об их происхождении и попытки различного толкования напрашиваются сами собой. Приведем из всех приблизительно одинаковых ответов наиболее полный (Osche, 1973):

"Совпадения основываются, в конце концов, на общности наследственной информации, по "указанию" которой эти органы и "сконструированы". Так как подобные совпадения слишком сложны для того, чтобы они могли возникнуть случайно, то сравниваемые виды должны проявлять общую наследственность.Это означает, однако, что различные организмы, обладающие гомологичными свойствами, должны происходить от общих предков, которые, собственно говоря, уже обладали этими свойствами...Наличие гомологичных органов является важным свидетельством того, что историческое развитие рода состоялось.Естественное родство организмов является единственным достаточно убедительным объяснением существования гомологичных органов".

Постепенно проявляющееся сходство можно объяснить постепенной, ступенчатой дивергенцией.

Существование многочисленных гомологии часто рассматривается как важное доказательство верности теории эволюции. М. diehi (1980, с. 12) пишет об этом следующее: "Сравнительная морфология не только поставляет для эволюционной теории множество доказательств. В значительной степени она является ключевой методикой, применяемой при филогенетических исследованиях ископаемых, недавно возникших и даже развивающихся живых существ... Она составляет... основу нашего познания о ходе развития истории рода".

"Гомологический аргумент" требует, однако, более пристального рассмотрения. Из вышеприведенной аргументации можно было бы сделать вывод о том, что естественное родство является возможным объяснением явления гомологии. Естественное родство не является единственным возможным объяснением существования гомологии! А именно, многочисленные проявления гомологии могут быть расценены как свидетельство эволюции, но это свидетельство не является однозначным: сходство всех видов, особенно явления гомологии, могут с таким же успехом расцениваться как свидетельства в пользу теории сотворения живых организмов. Если предположить, в соответствии с моделью сотворения (раздел 1.3), что все живые существа вышли, в конце концов, из мастерской одного и того же Конструктора-Творца, то постепенно проявляющееся сходство, как гомологическое, так и аналогичное, вполне вероятно

Понятие гомологии было введено в биологический лексикон еще в 1843 году (до дарвина!) анатомом ричардом оуэном. Он рассматривал гомологию как основу божественного творения. Стоит отметить также, что упомянутая гомология первичного челюстного сустава большинства позвоночных животных и слуховых косточек млекопитающих была установлена рейхертом уже в 1838 году. Констатация факта гомологии была в этом случае независимой от каких-либо представлений о причинах ее происхождения (эволюция или сотворение).

Приведем два примера, которые свидетельствуют о том, что сходство может иметь и другие причины, кроме родства по происхождению. Различные картины могут быть на основании сходства приписаны одному и тому же художнику, даже если его и не видели в процессе работы над этими картинами.Сходство рассматриваемых творений (в данном случае - картин) выявляется на основании того, что они принадлежат кисти одного художника.Второй пример.Перенесемся мысленно на большую автостоянку. Там мы найдем автомобили различных марок. На основании сходства отдельных машин мы можем распределить их по определенным маркам.Ряд признаков относится ко всем автомобилям.По логике вышеназванного "гомологического аргумента" родство по происхождению было бы единственно возможным объяснением.Но дальнейшие рассуждения привели бы нас к тому, что каждый из предыдущих автомобилей должен был бы породить каждый последующий, что, естественно, абсурдно.На основании наших знаний в области автомобилестроения мы знаем, что сходство должно быть истолковано абсолютно по-другому и что исходит оно от определенных конструкторов или, соответственно, от одинаковых конструкций.

Эти примеры можно растолковать двояко:

1. Сходство, взятое само по себе, не дает сведений о своем происхождении. В примерах с картинами и автомобилями мы видим, что сходство объясняется тем, что они произведены одним и тем же автором (художником или конструктором).

Это основано на нашем знании о способе создания картин и автомобилей. О сходстве как таковом это знание информации не несет. Точно так же мало информации о своем происхождении несет и само сходство между организмами. Суть вопроса значительно сложнее, так как в этом случае родство по происхождению является лишь возможным предположением: живые существа могут происходить от себе подобных, автомобили и картины - нет. 2. Примеры, однако, показывают, что гомологическое сходство может также (хотя и не обязательно должно) указывать на oдного и того же конструктора. Это означает: если принимать во внимание только сходство живых существ, то обе возможности весьма вероятны, возможны как общность по происхождению, так и по сотворению.

Часто возникают ожесточенные споры вокруг представленной нами идеи равнозначности обеих умозрительных моделей (рис. 6.5 и 6.6): толкование с точки зрения теории сотворения могло бы быть верным, если бы в противоположность к эволюционной теории не было бы "ненаучным". Это суждение основывается на методике атеизма естествознания, которая априори исключает воздействие сверхъестественных сил. Эта методика имеет право на существование, однако, лишь в рамках эксперимента. Естественнонаучная методика экспериментов неразрывно связана с условиями их проведения, одним из которых является непременная возможность воспроизведения эксперимента, что может относиться только к процессам, происходящим в настоящее время. Однако однозначное суждение о природе возникновения сходства находится абсолютно пне рамок экспериментальных действий, гак как вопрос происхождения подобия различных организмов требует исторического подхода к решению этой проблемы. Отсюда следует сделать вывод о том, что методика атеизма абсолютно для этого неприемлема. Применение же ее в данном случае означает принятие "донаучных" решений, основанных на вере, на интуиции.Тем самым эполюционно-теоретическое толкование явления сходства организмов также является "ненаучным".

На этом уровне невозможно найти ответ на вопрос о происхождении сходства (рис.6.5).

Для разъяснения этого вопроса решающее значение имеют исторические документы (ими занимается палеонтология, см. главу 8) и раскрытие механизмов эволюции (см. главу 3).

Система кровообращения позвоночных.

В качестве наиболее наглядного примера гомологического сходства часто приводят систему кровообращения различных классов позвоночных животных. Существенным аргументом и пользу эволюционно-теоретического толкования является тот факт, что если распределить классы позвоночных по порядку, начиная с рыб, амфибий и рептилий к птицам и млекопитающим, то можно констатировать все возрастающее совершенствование и экономичность сердечно-сосудистой системы.

Во-первых, эта аргументация не может оставить без внимания палеонтологический аспект (ведь основным аргументом является палеонтологическое заключение), так как речь идет, например, о том, что изменение в строении системы кровообращения соответствует очередности появления отдельных классов в ходе истории развития Земли. Во-вторых, следует учитывать и то, что все увеличивающаяся экономичность сердечно-сосудистой системы - только с учетом этого аспекта можно говорить о "развитии от простых форм к сложным" - требует все большего расхода материала и энергии. Затраты на обмен веществ, необходимые млекопитающим, отсутствуют у рыб. Для рыбы подобные повышенные затраты являются ненужными, неэкономичными. Абсолютно очевидно, что рыбы со своей, так называемой, примитивной системой кровообращения приспособились к окружающей среде, и, если бы этого не произошло, то они не смогли бы выжить. У рыб - "рыбья" кровеносная система, тогда как у млекопитающих - своя, именно им подходящая. Простое сравнение форм не дает ключа к пониманию процесса развития.

Подобное рассуждение можно построить и для других органов и систем органов.

Изложенное относится ко всем формам гомологического сходства, будь то морфологическая, биохимическая или поведенческо-биологическая. Однако гомологическое доказательство сравнительной анатомии и морфологии требует того, чтобы мы привели дальнейшие критические замечания.

Трудности в эволюционно-гомологической аргументации

Следовало бы ожидать, что гомологичные органы проявляют свою идентичность не только во взрослом состоянии, но что она возникает уже в идентичных частях эмбриона.

Это условие, однако, не всегда выполняется. Во многих случаях явно гомологичные структуры образуются из достаточно различных эмбриональных зачатков (рис. 6.7).

Примером этого может служить пищевод позвоночных животных: у акул он образуется из верхней части кишечной полости, у речной миноги и водной саламандры - из нижней, у лягушек - из верхней и нижней, а у рептилий и птиц - из самого нижнего слоя зародышевой мембраны, которая плавает в яичном желтке.

Конвергенция

Аналогии - функциональное сходство далеких в филогенетическом отношении организмов, независимое от различий в строении (рис.6.4) - расцениваются согласно эволюционной модели как результат конвергентного развития, то есть независимого развития сходства вследствие их приспособленности к одинаковым условиям обитания.

(Понятие конвергенции определяется еще и как "тождественное развитие различных структур, которые выполняют одинаковые или сходные функции"). В рамках эволюционной модели подобное конвергентное развитие пытаются объяснить воздействием сходных условий существования на течение естественного отбора.

Однако тот факт, что одинаковые функции выполняются сходными структурами (будь то аналогичные или гомологичные), можно объяснить и результатом процесса планомерного сотворения. Гомологи и аналоги, если посмотреть с точки зрения теории сотворения, демонстрируют "ноу-хау" Творца в двояком смысле: одно и то же строение (конструкция) варьирует различным образом (гомология); требования, предъявляемые к какому-либо органу, удовлетворяются различными способами. То, что ни модуль сотворения, ни эволюционная модель в данной области не являются "естественнонаучными", исходит из того факта, что ни гомология, ни конвергенция не могут быть с. достаточной степенью достоверности предсказаны. И лишь впоследствии подходящие данные "подгоняются " к той или иной модели.

Рис. 6.2. Сходство передних конечностей: а - голубь: b - летучая мышь, c - дельфин; d - Eusthenopteron (ископаемый вид кистеперых рыб, и к гомологизация очень сомнительная), е - крот; f - лошадь; g - человек. (По diehl, 1980.)

Рис. 6.3. Гомологический критерий местоположения на примере; латимерия (а), амфибии ib, ископаемый стегоцефал) и рептилии (с). Заштрихованы области перед глазницами, пунктиром - области за глазницами. Гомологичные кости черепа часто имеют различную форму, но нанимают одно и то же место в общем строении. (По portmann, 1976).

Рис. 6.4. Аналогия на примере шипов-побегов, шипов-листьев и шипов-колючек. Функцию они выполняют одинаковую, строение же у них разное: шипы-побеги являются видоизмененными побегами, (пример: терн), шипы-листья - видоизмененными листьями (пример: барбарис), шипы-колючки развиваются из частей эпидермиса и паренхимы коры (пример: роза. Так что пословица: Нет розы без шипов - неверна!). Древесный ствол обозначен черным. (По Bauer, 1981.)

.

Рис. 6.5. Сходство организмов по модели эволюции (а) и модели сотворения (в); см. рис. 1.5.

.

Риc. 6.6. Два возможных обоснования подобия организмов.

.

Рис. 6.7. Трудности гомологической аргументации в эволюционной модели: у различных видов гомологичные органы возникают из различных частей эмбриона.

 



Атлас мира: страны и города. История земли, мир животных, биология, ботаника, географические карты, общая география...


Третья планета © 2007-
При копировании материалов с сайта, гиперссылка на сайт обязательна.
Рейтинг@Mail.ru