Биология. В 3-х томах. Т. 3

Сходные структуры, физиологические процессы или особенности образа жизни, наблюдаемые у организмов, явно не связанных близким филогенетическим родством, но обладающих адаптациями для выполнения одних и тех же функций, называют аналогичными. Примерами могут служить глаза позвоночных и головоногих моллюсков, крылья насекомых и летучих мышей, членистые ноги насекомых и высших позвоночных, колючки растений и иглы животных, обнаружение нейрогормонов позвоночных (ацетилхолина, 5-гидрокситриптамина и гистамина) в жгучих волосках крапивы. Сходство между аналогичными структурами чисто внешнее. Так, крылья насекомых поддерживаются жесткими жилками, состоящими из кутикулы, а у птиц и летучих мышей — полыми костями. Подобным же образом глаза головоногих моллюсков и позвоночных развиваются по-разному. У головоногих сетчатка не инвертирована и фоторецепторы обращены в сторону падающего на них света, тогда как у позвоночных сетчатка инвертирована и фоторецепторы отделены от падающего света нейронами (см. рис. 16.33). Поэтому в глазу позвоночных имеется слепое пятно, а у головоногих его нет.

Существование аналогичных структур говорит о возможности конвергентной эволюции. Конвергентную эволюцию можно объяснить как результат действия среды путем естественного отбора, благоприятствующего тем изменениям, которые сообщают организмам повышенную выживаемость и репродуктивный потенциал.

Значение дивергенции, прямо наводящей на мысль об эволюционном процессе, и конвергенции, указывающей на механизм эволюционных изменений, особенно хорошо видно на примере параллельной эволюции

сумчатых и плацентарных млекопитающих. Как полагают, обе группы претерпели конвергентную эволюцию и в результате заняли идентичные экологические ниши в разных частях земного шара (рис. 24.14 и табл. 24.5).

Рис. 24.14. Адаптивная радиация сумчатых в Австралии. (По различным источникам.)

Таблица 24.5. Примеры параллельной эволюции у сумчатых и плацентарных млекопитающих

24.7.7. Сравнительная эмбриология

Фон Бэр (1792-1867), изучая эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных, обнаружил удивительное структурное сходство во всех этих группах, особенно на стадиях дробления, гаструляции и ранних стадиях дифференцировки (см. разд. 21.5). Геккель (1834-1919) высказал мысль, что это сходство имеет эволюционное значение. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому "онтогенез повторяет филогенез", т. е. стадии, через которые проходит организм в процессе своего развития, повторяют эволюционную историю той группы, к которой он относится. Хотя этот принцип слишком упрощает действительное положение дела, он привлекателен и в известной мере справедлив. Изучение одних только ранних зародышей любых позвоночных показывает, что определить группу, к которой они принадлежат, невозможно. Как видно из рис. 24.15, только на относительно поздних стадиях развития эмбрион начинает приобретать некоторое сходство с соответствующей взрослой формой. На определенных сравнимых стадиях эмбрионы всех позвоночных имеют следующие структуры:

1. Карманообразные впячивания эктодермы и растущие им навстречу выпячивания стенок глотки. У рыб они соединяются и срастаются, а затем прорываются; в результате образуются жаберные щели, которые служат для газообмена. У других групп позвоночных сохраняется одна такая щель, из которой образуются евстахиева труба и слуховой проход.

2. Сегментированные миотомы в хвостообразной структуре, сохраняющейся не у всех видов.

3. Один круг кровообращения с двухкамерным сердцем, не разделенным на правую и левую половины; во взрослом состоянии такое строение сердца сохраняется только у рыб.

Рис. 24.15. Сравнение стадий эмбрионального развития на примере представителей трех классов позвоночных