Рудиментарные органы и атавизмы.
Данных гомологии недостаточно для восстановления пути развития той или другой группы, при этом трудно определить, например, какая из сравниваемых гомологичных форм родоначальная.
В строении практически любого организма можно найти органы или структуры сравнительно недоразвитые (лишенные каких-либо важных частей по сравнению с гомологичными структурами близких форм); такие органы или структуры называются рудиментарными.
Рассмотрим несколько классических примеров рудиментарных органов.
У китообразных на месте заднего пояса конечностей располагаются в толще туловищной мускулатуры от одной до трех небольших косточек, связанных в настоящее время лишь с мышцами мочеполовой системы. Эти рудименты тазовых костей подтверждают факт происхождения китов и дельфинов от наземных четвероногих предков, имеющих развитые задние конечности. Рудиментарные задние конечности питона также указывают на происхождение ныне безногих змей от предков с развитыми конечностями. У новозеландского нелетающего киви крылья отсутствуют, они и не нужны ему в условиях постоянного обитания на одних и тех же местах Земли, среди густой растительности. От крыльев остались лишь едва заметные выросты-рудименты, свидетельствующие, что у предков киви были настоящие крылья.
Много рудиментарных органов у человека. Это ушные мышцы и мелкая мускулатура, поднимающая основание волосяных фолликулов (у человека осталась лишь способность образования «гусиной кожи»). У диких млекопитающих поднимание волос л сейчас имеет важное терморегуляциоиное значение, у человека же эта функция кожной мускулатуры, несомненно, рудиментарна.
Иногда рудиментарные органы могут достигать (у некоторых особей внутри вида) таких значительных размеров, что напоминают особенности строения предковых форм. Орган или структура, показывающие «возврат к предкам» называется атавизмом (от лат. atavus — предок).
У человека атавизмами являются хвост, мощный волосяном покров на всей поверхности тела, наличие не двух, а нескольких пар сосков и т. п. Развитие у лошади вместо грифельных косточек (рудиментарных пальцев) настоящих боковых пальцев, так же как и развитие у китообразных выступающих на поверхность, тела задних конечностей,— примеры атавизмов.
Между рудиментами и атавизмами иногда нет четкой границы, например, в примере развития конечностей у китообразных. Остатки заднего пояса конечностей в теле китов являются рудиментарными органами, но развитие задней конечности, выступающей наружу как отдельный плавник, несомненно, является атавизмом. Отличие рудиментарных органов состоит в том, что первые встречаются почти у всех членов данной популяции, вторые — лишь у немногих особей.
Другую возможность разграничения рудиментов и атавизмов дает их разное функциональное значение. Каким бы незначительным ни был рудиментарный орган, он всегда выполняет в организме определенную функцию. Тазовые кости китообразных служат местом прикрепления мышц, обеспечивающих нормальную работу анального отверстия и половых органов, аппендикс у человека — органом лимфотворения, крыло у нелетающих птиц (например, страусов) — турнирным оружием и помогает птице при беге и т. п. Атавизмы же — все без исключения — не несут каких-либо специальных видовых функций.
Рудиментарные органы и атавизмы являются убедительными доказательствами процесса эволюции.
Сравнительно-анатомические ряды. При рассмотрении гомологии органов шла речь о сравнении ряда специально подобранных организмов. Метод изучения сравнительно-анатомических рядов — важный самостоятельный метод изучения путей эволюционного процесса.
Рассмотрим некоторые примеры эволюционного анализа сравнительно-анатомического ряда. Изображен ряд передних конечностей современных непарнокопытных млекопитающих: тапира, носорога, лошади, показывающий путь
эволюции, приведший к возникновению однопалой ноги у лошади. При переходе от обитания во влажных тропических лесах (тапир) к жизни в СА ванне (носорог) происходит редукция пальцев до трех. При
переходе к жизни на открытых пространствах (лошадь) редукция пальцев идет еще дальше — до сохранения лишь единственного центрального пальца (с биомеханической точки зрения хождение на одном пальце чрезвычайно выгодно для обеспечения мгновенного отталкивания и быстрого бега). Сравнение современных однопроходных, сумчатых и плацентарных млекопитающих позволяет представить основной путь эволюции зверей — от откладывания яиц (ехидна и утконос) к рождению живых, но очень недоразвитых детенышей (сумчатые) и, наконец, к соединению организма зародыша с организмом матери (плацентарные).
Морфологические доказательства и методы изучения эволюции основаны на принципе «чем ближе родство, тем больше сходство». Доказано, что такое сходство родственных форм определяется сходством в строении основных управляющих систем организма — генотипов.
В последние годы использованием метода «гибридизации» ДНК стало возможным сравнение разных видов организмов по строению ДНК. Такое сравнение дает возможность получать точные количественные данные о степени различия между сравниваемыми видами, что невозможно при применении обычных сравнительно-анатомических методов.
В подавляющем большинстве случаев данные, получаемые этим методом, совпадают с данными, полученными при «классическом» описательном изучении систематического положения и родства форм.
Морфологические методы изучения эволюции практически всегда сочетаются в эволюционном исследовании с другими подходами и методами (палеонтологическим, биогеографическнм и т. д.).
Особенно тесное отношение к морфологическим подходам и методам изучения эволюции имеют данные эмбриологии.
Данные эмбриологии
Эмбриология дает конкретные доказательства протекания эволюционного процесса. В числе их должны быть названы: явления зародышевого сходства и принцип рекапитуляции.