Конвергентная эволюция. Главные закономерности эволюции. Дивергенция, конвергенция, параллелизм

Эволюционисты считают, что эволюция признаков происходит вследствие общего происхождения за исключением очень редких случаев, однако эти «редкие» случаи встречаются очень часто .

«Конвергентная эволюция», дарвиновское объяснение похожих признаков, которые не могли эволюционировать вследствие гомологии или общего происхождения, продолжает появляться в самых неожиданных местах. К примеру, Evolution News & Views проанализировал случаи конвергентной эволюции среди морских животных, которые используют одинаковую стратегию плавания. Для анализа использовались такие разные группы как плоские черви, цефалоподы и рыбы. Как видно из статей, конвергенция, которую еще называют гомоплазией , по-видимому, чаще является правилом, чем исключением:

«Яд паука очень похож на яд сороконожек, несмотря на то, что ветви этих существ разошлись около 500 миллионов лет назад» , - заявляет Science Daily . Опровергает ли это эволюцию? «Нет, подтверждает» , - говорят авторы журнала Science Magazine . «Просто чудо, что это происходит похожим образом в двух очень разных и несвязанных группах членистоногих» , - говорит Трин Билд, эколог-эволюционист из датского университета в Орхусе. «Тот факт, что эволюция выбирает одинаковые решения, встречается в биологии часто» .

«Природные солнцезащитные экраны есть у разных организмов», - сообщает Science Magazine . «Эти экраны состоят из микроспорин-подобных аминокислот, которые и защищают от солнечных УФ лучей. Такие экраны есть у бактерий, водорослей, морских беспозвоночных морских рыб, амфибий, рептилий и птиц. Это означает, что подобная внутренняя защита от солнца может быть еще у многих животных» .

«Гены-переключатели летающих насекомых были утрачены и восстановлены в разных группах мух» , - заявляет Science Daily . «Гены, регулирующие эмбриональную полярность, не сохраняются и их эволюционное замещение, по-видимому, вовсе не редкость» , - говорит исследователь из университета Чикаго. «Перехват этого раннего пути развития новыми или заново эволюционировавшими генами происходит намного чаще, чем считалось раньше. К тому же это происходит за очень короткий период времени», - добавляет он.

У людей как у мух : В одной из статей на PhysOrg говорится: «Биологический часовой механизм людей и мух очень похож, несмотря на то, что эти группы находятся на разных ветвях древа происхождения Дарвина. «И хотя гомологичные рецепторы действуют не идентично, тот факт, что они модулируют экспрессию часовых генов у Дрозофилы , а также у млекопитающих, показывает, что очень отдаленные организмы, с разными суточными ритмами жизни, могут иметь одинаковый тип зубчатого механизма биологических часов» .

Ныряющие птицы : Сколько адаптаций необходимо для того, чтобы летающая птица научилась нырять и плавать под водой? По-видимому, для этого должно было произойти . Должны были измениться глаза, крылья, перья, лёгкие, клювы, лапы и другие части тела, не говоря уже об инстинктах. Science Daily заявляет, что это еще один пример конвергенции: «Новое исследование примитивных птиц из мелового периода показывает, как в нескольких отдельных группах эволюционировали адаптации для ныряния» .

Пчёлы навсегда : Конвергенция также имеет место в отдельных случаях, когда у некоторых насекомых эволюционировала групповая терапия. Журнал Science Magazine опубл иковал статью 52 эволюционистов, заявляющих: «Мы сравнили геномы 10 видов пчел с разной социальной сложностью, которые представляют множество независимых периодов в общественной эволюции» .

Предупреждающие признаки : Эволюционная история растений и животных очень разнообразна. «И, тем не менее, их предупреждающие об опасности признаки эволюционировали отдельно друг от друга», - говорится в статье Science Daily . Эта проблема известна еще со времен Дарвина и Уоллеса. Читатели могут и не знать, что «несмотря на множество попыток, не было предложено ни одного удовлетворительного эволюционного механизма происхождения предупреждающих признаков» .

Update 6/15/15: В издании Труды Национальной академии наук появилась статья Шопфа, охотника за микроископаемыми, в которой он говорит о том, что у бактерий на протяжении миллиардов лет был сильный эволюционный застой. Четыре эволюциониста решили на это возразить. Им, очевидно, не понравилось, что Шопф говорит о долгих эпохах и при этом не упоминает длительную дарвиновскую эволюцию. Какое решение они предлагают? Конечно же, конвергентную эволюцию. Они пишут: «Мы считаем, что эволюция цианобактерий (а, возможно, и бактерий) характеризуется серийной конвергенцией. Например, конвергенция также наблюдается у цианобактерий (сине-зеленых водорослей), обитающих в горячих источниках, которые считаются одним из самых древних сред обитания живых организмов на земле. Мы убеждены, что длительный эволюционный застой у бактерий происходил на самом деле недолго. Его можно объяснить серийной конвергенцией фенотипических признаков, которая скрывает возможные длительные метаболические, генетические и экологические изменения» . Это новое дарвиновское правило можно назвать так: «Чем больше что-то меняется, тем больше оно не меняется». Очень точно подмечено!

Конвергентные инопланетяне : размышления о независимом происхождении схожих признаков может выглядеть нелепо. Live Science сообщает о догадках Фергуса Симпсона, который считает, что – это существа . Не верите? Он доказывает это с помощью математических формул. Некоторые критики на это не ведутся. Они говорят, что «неясно, являются ли люди случайным образцом разумных существ».

Последний абзац напоминает анекдот о двух рыбаках, которые нашли место для хорошей рыбалки. Один рыбак говорит: «Что если мы пометим лодку буквой «X» в том месте, где у нас был хороший клев?» Другой рыбак, пораженный такой глупостью, пытается ему возразить. «Это глупо. Разве ты не понимаешь, что это не поможет? Что если в следующий раз мы возьмем другую лодку?»

Гомоплазия – потрясающая вещь! Просто удивительно, как много эволюционистов, которые учлись в разных университетах и в разных странах, снова и снова сходятся в одной нелогичной мысли.

Эволюционная форма групп живых организмов делится на дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.

1. Дивергенция - расхождение признаков внутри вида, которое приводит к образованию новых группировок особей. Чем больше различаются живые организмы по строению, способу существования, тем больше расходятся они на более разнообразные пространства. Обычно одну область или участок занимают животные с одинаковой потребностью к качеству и запасу пищи. Через определенное время, когда запас пищи заканчивается, животные вынуждены поменять местообитание, переселяться на новые места. Если на одной территории обитают животные с различной потребностью к условиям среды, то конкуренция между ними ослабевает. Так, Ч. Дарвин определил, что в природе на участке в 1 м2 встречается до 20 видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам. В процессе дивергенции от зачинающейся популяции расходятся как бы ветви дерева нескольких форм. Например, можно назвать семь видов оленей, сформировавшихся в результате дивергенции: пятнистый олень, марал, северный олень, лось, косуля, лань, кабарга (рис. 37).

Рис. 37. Многообразие видов оленей, возникших в результате дивергенции: 1 - пятнистый олень; 2 - марал; 3 - лань; 4 - северный олень; 5 - лось; 6" - косуля; 7 - кабарга

Под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений одни формы выживают, другие вымирают. Процессы вымирания и дивергенции тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно редеют и вымирают.

В результате дивергенции популяция одного вида подразделяется на подвиды. Подвид, образовавшийся под действием естественного отбора, по признакам наследственного изменения превращается в вид.

2. Конвергенция - приобретение сходных признаков у различных, неродственных групп. Например, у акулы (класс рыб), ихтиозавров (класс пресмыкающихся), дельфинов (класс млекопитающих) формы тела сходны. Это связано с тем, что у них одинаковые среда обитания (вода) и условия жизни. Хамелеон и лазающая агама, относящиеся к разным подотрядам, внешне очень похожи. Сходство различных систематических групп обусловлено жизнью в сходной среде обитания. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья. Крылья птицы и летучей мыши - измененные передние конечности, а крылья бабочки - выросты тела. Явление конвергенции широко распространено в животном мире.

3. Параллелизм (греч. parallelos - "рядом идущий") - эволюционное развитие генетически близких групп, заключающееся в независимом приобретении ими сходных черт строения на основании особенностей, унаследованных от общих предков. Параллелизм широко распространен среди различных групп организмов в процессе их исторического развития (филогенеза).

Например, приспособление к водному образу жизни в эволюции ластоногих развивалось в трех направлениях. У китообразных и ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени) в результате перехода к водному образу жизни, независимо друг от друга, появилось приспособление к воде - ласты. Преобразование передних крыльев у многих групп крылатых насекомых в надкрылья, развитие у кистеперых рыб признаков земноводных, возникновение признаков млекопитающих у зверозубых ящериц и т. д. Сходство в параллелизме указывает на единство происхождения организмов и наличие сходных условий существования.

Эволюция - необратимый процесс. У каждого организма, приспособленного к новым условиям, измененный орган исчезает. Вернувшись в прежнюю среду обитания, исчезнувший орган не восстанавливается. Еще Ч. Дарвин писал о необратимости эволюции: "Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию". Например, дельфины, киты никогда не становились рыбами. При переходе наземных животных в водную среду конвергентно изменяются конечности - при этом конвергенция участвует лишь в изменении внешнего строения органов.

Во внутреннем строении плавников дельфина, кита сохранены признаки пятипалой конечности млекопитающих. Так как мутация приводит к обновлению генофонда популяции, она никогда не повторяет генофонд прошлого поколения. Так, если на каком-то этапе от примитивных земноводных возникли пресмыкающиеся, то пресмыкающиеся не могут вновь дать начало земноводным.

На стебле вечнозеленого кустарника - иглицы имеются блестящие толстые листья. На самом деле это видоизмененные ветви. Настоящие чешуевидные листья располагаются в центральной части этих видоизмененных стеблей. Ранней весной из пазухи чешуек появляются цветы, из которых в дальнейшем развиваются плоды.

Листья у иглицы исчезли еще в древности, в процессе приспособления к засухе. Затем при переходе опять в водную среду вместо листьев у них появились ветви, похожие на листья.

Неоднородность эволюции. В течение нескольких сотен миллионов лет на Земле существуют в неизменном виде саблехвост, кистеперые рыбы, гаттерия. Их называют "живыми ископаемыми". Однако некоторые растения и животные изменяются быстро. Например, на Филиппинах и в Австралии за 800 тыс. лет появилось несколько новых родов грызунов. Приблизительно за 20 млн. лет на Байкале возникло 240 видов раков, принадлежащих к 34 новым родам. Темпы эволюции не определяются астрономическим временем. Возникновение нового вида определяется необходимым числом поколений и приспособленностью.

Темпы эволюции снижаются и замедляются в одинаковых устойчивых условиях среды (глубоководные океаны, пещерные воды). На островах, где мало хищников, естественный отбор идет очень медленно. Наоборот, где проходит интенсивный отбор, эволюция также протекает быстрее. Например, в 30-х годах XX в. против вредителей использовали ядовитый препарат (ДДТ). Через несколько лет появились устойчивые к препарату формы, которые быстро распространились на Земле. Широкое применение антибиотиков - пенициллина, стрептомицина, грамицидина - в 40-50-х годах XX в. привело к появлению устойчивых форм микроорганизмов.

Дивергенция. Конвергенция. Параллелизм. Необратимый процесс. "Живые ископаемые".

1.Эволюционные формы групп живых организмов: дивергенция, конвергенция, параллелизм.

2.Эволюция - необратимый процесс, т. е. исчезнувший вид или орган никогда не может вернуться к прежнему состоянию.

3.Темпы эволюции меняются.

1.Объясните на примере процесс дивергенции.

2.Опишите конвергенцию, разберите ее на примере.

1.Объясните необратимость эволюции на примерах растений.

2.В чем причина исчезновения некоторых форм, приобретенных во время дивергенции?

1.Докажите на примере неоднородность эволюции.

2.Разберите с помощью схемы или таблицы дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.

Конвергенция (лат. convergo - сближаю) - процесс сближения, схождения (в разном смысле), компромисса, стабилизации. Многие из нас по-разному называют наше время. Большинство говорят, что XXI век - это «век информационных технологий», кто-то считает, что наступила «эпоха Интернета», а на самом деле наше время можно назвать «Всеобщая конвергенция», а мир, в котором мы живем, - конвергентной средой. Подтверждений тому великое множество…

Для начала определимся, что же такое конвергенция. Вездесущая Википедия дает такое определение: «Конвергенция (лат. convergo - сближаю) - процесс сближения, схождения (в разном смысле), компромисса, стабилизации». Из других источников можно узнать, что конвергенция - это «схождение в одной точке». Третьи источники трактуют термин как сплетение различных технологий, направлений в науке и технике. В начале нашего века, говоря о конвергенции информационных технологий, давали чисто технологическое определение: «процесс сближения разнородных электронных технологий в результате их быстрого развития и взаимодействия». И все.

Так что же такое конвергенция в наши дни? Какой такой компромисс она в себе несет? Что она сближает? В какую единую точку идет схождение и что к чему? Вопросов действительно много. Понятно, что нет и не может быть однозначного ответа, т.к. в разных случаях она (конвергенция как таковая) объединяет и сближает самое разное и ранее «непересекаемое». Однозначно можно лишь сказать, что еще вчера мир параллельный сегодня последовательно идет к общему знаменателю, а в центральной точке схождения стоит уже человек как индивидуум и человечество как единая социальная общность. Еще вчера мы говорили о шлюзах, о мультисервисных сетях, а сегодня об общей платформе NGN (сети следующего поколения) с применением IP-протоколов.

Некоторые мировые производители, например Cisco, в качестве основного девиза использует слоган «Сеть - это платформа», а ведь еще вчера считалось, что сеть всего лишь объединяет и соединяет.
Чтобы осознать масштабы конвергенции, давайте просто приведем несколько примеров. Причем не уникальных, а масштабных, затрагивающих все население планеты. Пожалуй, самым ярким примером конвергенции может служить сотовая связь. Причем компромисс и переплетение здесь всего и вся наблюдается как на уровне оператора связи, услуг, которые он предоставляет, так и на уровне самих телефонов.

Впрочем, говоря «сотовый телефон», мы сегодня имеем в виду совершенно непонятное по морфологии устройство, сочетающее в себе, прежде всего, компьютер, а затем …телефон, фотоаппарат, видеокамеру, телевизор, FM-радио, диктофон, модем, MP3-плеер+рекордер, коммуникатор всех стандартов беспроводной сети, ах да, чуть не забыл GPS-навигатор, банковский терминал, консоль удаленного управления сервером и много еще чего дополнительного (часы, будильник, органайзер, систему голосового набора…).

Благодаря конвергенции только на примере мобильного телефона мы получили такой синергетический эффект, что даже фантасты каких-нибудь 25 лет назад не смогли бы предсказать такое чудо техники, как сотовый телефон с его возможностями. Ну, кто мог предположить еще двадцать лет назад, что человек, имея на руках аппарат весом в 100 граммов, может получать услуги 20 наименований, да еще перемещаясь чуть ли не по всему миру.

Каждый мобильный абонент может передать платное SMS-сообщение, и на экране телевизора появится его сообщение. А ведь есть еще и SMS-викторины, опросы… В общем, мир услуг мобильной связи бесконечен:-)

А главное, что конвергенция сделала все эти технические чудеса доступными миллионам. Нет - миллиардам.

Сегодня уже на полном серьезе говорят об умном доме, умном офисе, об электронном правительстве и даже мировое сообщество все чаще называют «мировым информационным обществом». Причем обратите внимание не «информационным сообществом» и именно «обществом», потому что сообщество подразумевает объединение очень разных обществ, а информационное общество оно действует в рамках конвергентной среды, а, следовательно, представляет в этом смысле единое целое.

Примеры конвергенции буквально окружают нас. Садясь в самолет, вы просто показываете свой паспорт, потому что по Интернету заказали и оплатили цифровой билет. Теперь просто невозможно забыть билет и вспомнить о нем только перед регистрацией. Скоро можно будет не брать с собой в загранпоездку даже паспорт, достаточно будет предъявить свои биометрические данные, которые всегда при себе.

Еще одним примером планетарного масштаба является сеть Интернет. Боюсь, что рамок одной статьи не хватит даже кратко рассказать обо всех услугах, которые она предоставляет. Это и почта, и телеграф, и телефон, и библиотека (а также фонотека, видеотека и самая полная в мире энциклопедия), магазин, банк, правительство и социальные сети.

Всемирная паутина - это и тот самый World Wide Web, за который она и имеет свое основное название. Сотни миллионов сайтов, живых журналов, дневников-блогов и персональных страниц ежедневно принимают, хранят и предоставляют зетабайты и йотобайты самой разнообразной информации. А еще публикуют статьи, продают все и вся через интернет-магазины и даже аукционы. Вот уж поистине самая конвергентная среда в истории человечества. Вот уж действительно одна, глобальная точка схождения всех наук и технологий.

Благодаря конвергентной среде, которую представляет Интернет, была создана уникальная во всех смыслах энциклопедия - Википедия. Каждый житель Земли может стать ее соавтором и/или редактором. И в этом ее главное достоинство. Мало толку от того, что где-то в запасниках и архивах находятся какие-то очень ценные научные и культурные знания. Только избранные смогут их найти и использовать. Благодаря электронным библиотекам (теперь тоже очень конвергентная среда) знания стали доступны миллиардам в любой точке мира и на любом языке. Достаточно просто использовать электронный словарь-переводчик, коих великое множество.

Небольшими, но яркими примерами могут служить мобильные компьютеры. Ноутбуки сегодня не просто мобильный ПК, а, прежде всего, в высшей степени конвергентное устройство, сочетающее в себе самый обычный и производительный ПК, и коммуникатор, и мультимедиацентр. Последний «писк» конвергенции мобильных ПК - это новый подкласс ноутбуков - нетбуки или сетевые ноутбуки.

При всем том, что даже специалисты не сразу осознали, в чем их существенное различие от малогабаритных ноутбуков, они представляют революционное устройство для удовлетворения всех сетевых потребностей пользователя. Нетбук в определенной мере заменяет компьютер, телефон, телевизор, GPS-навигатор и может работать в автономном режиме до 8-10 часов. С таким устройством человек всегда на связи, всегда в сети. И не беда, что экран маловат (но больше чем у любого смартфона или коммуникатора). Не проблема, что встроенной памяти немного. Ведь есть же «файловые хранилища» в сети Интернет, да и дома можно скачать «лишние» данные на домашний ПК.

Идем дальше. Конвергенция рождает новые и очень удобные виды обслуживания населения. Сегодня уже не нужно ехать в кассу многочисленных компаний и организаций, а достаточно найти ближайший пункт PAYNET (или другой платежной системы) и заплатить за коммунальные услуги, связь и Интернет.

Каждый из нас может стать обладателем электронного кошелька, подключившись к системе e-Karmon, и совершать платежные он-лайн или офф-лайн операции с применением электронной цифровой подписи. И это тоже весьма конвергентные услуги.

Только в Ташкенте каждый посетитель более чем 40 кафе и ресторанов, а также театра «Ильхом» может кушать или смотреть спектакль, находясь в сети Интернет при помощи технологии беспроводного доступа WiFi. В историческом центре Ташкента около цирка уже несколько лет действует целая зона беспроводного доступа к сети Интернет площадью 1,5 км2.

В начале декабря сразу два сотовых оператора «Уздунробита» (торговая марка МТС) и UNITEL (торговая марка «Билайн») объявили о начале оказания коммерческих услуг своих сетей 3G в Ташкенте. А еще два оператора это сделают до конца этого года. Это значит, что конвергентная среда дополнилась еще и видеозвонками, и мобильным Интернетом на небывалых доселе скоростях

До 2015 года в Узбекистане произойдет переход на цифровое телевидение, а уже сегодня действуют опытные зоны наземного цифрового телевещания в Ташкенте и Бухаре.

Сегодня уже можно получить т.н. услуги Triple Play - IP-телефония, доступ к сети Интернет, интернет-телевидение и видео по запросу.

Примеров конвергенции много, и их можно перечислять бесконечно. Если так дальше пойдет, то скоро будет сложно найти хотя бы одно неконвергентное многофункциональное устройство или неконвергентную услугу. Мир объединяется, а, следовательно, конвергентная среда и есть способ существования информационного общества. Главное - все грамотно смешать, и не взбалтывать:-)

Примеры конвергенции…

Настольный ПК. Ноутбук. Карманное устройство: c Nokia N97 наступает рассвет эры персонального Интернета
Компания Nokia представила Nokia N97 - самый продвинутый в мире мобильный компьютер, который кардинально изменит способ подключения к Интернету и связи друг с другом. Предназначенный для пользователей, хорошо знакомых с Интернетом, Nokia N97 оснащен большим сенсорным дисплеем с диагональю 3,5 дюйма и полной клавиатурой, обеспечивая «постоянно открытое» окно к любимым социальным сетям и сайтам Интернета. Флагманское устройство модельного ряда Nokia Nseries представляет пользователям передовые технологии, включая сенсорный интерфейс, большой объем встроенной памяти, высокую производительность системы и высокоскоростные соединения для «персонального» Интернета и обновления статуса в социальных сетях.

«В ряду устройств от настольного ПК до портативных мобильных устройств модель Nokia N97 является наиболее мощным существующим мобильным компьютером, - заявил Йонас Гойст (Jonas Geust), вице-президент подразделения Nseries компании Nokia. - Вместе с анонсированными сегодня сервисами Ovi мобильный компьютер Nokia N97 адаптируется к окружающему нас миру, помогая оставаться на связи с наиболее важными людьми и не отрываться от любимых занятий ни на минуту. С Nokia N97 модельный ряд Nseries укрепляет лидерство в области персонализации интернет-сервисов для пользователей, преобразуя просто Интернет в Ваш Интернет».

Знает о Вашем «статусе в сети»
Nokia N97 представляет концепцию «статуса в сети». Благодаря встроенному A-GPS-приемнику и электронному компасу мобильный компьютер Nokia N97 интуитивно определяет, где он находится. Кроме того, он может в реальном времени автоматически отправлять обновленную информацию в социальные сети, позволяя авторизованным друзьям обновлять свой «статус» и делиться информацией о статусе в сети наряду с изображениями и видеороликами.

Интернет и развлечения на широком экране
На экране ожидания мобильного компьютера Nokia N97 представлены наиболее значимые контакты, контент и медиаресурсы. Доступ к друзьям, социальным сетям и новостям осуществляется одним касанием. Широкоэкранный дисплей формата 16:9 можно полностью персонализировать с помощью часто обновляемых виджетов любимых web-сервисов и сайтов социальных сетей. Nokia N97 также отлично приспособлен для просмотра интернет-страниц, потокового Flash-видео, а также для игр. Две клавиатуры - QWERTY и сенсорная раскладка обеспечивают эффективную работу с блогами, общение в чатах, отправку текстовых сообщений или сообщений электронной почты.

Nokia N97 поддерживает до 48 Гб памяти, включая встроенную память объемом 32 Гб, и возможность использовать карты памяти microSD, вмещающие до 16 Гб музыки, мультимедиа и прочей информации. Кроме того, Nokia N97 обладает отличными музыкальными функциями, в том числе возможностью работы в режиме воспроизведения до полутора дней. Устройство также оснащено 5-мегапиксельной камерой с высококлассной оптикой Carl Zeiss, поддерживает видеозапись в аналогичном DVD-качестве формата 16:9 и такие сервисы, как Share on Ovi через высокоскоростные подключения в сетях HSDPA и WLAN для того, чтобы немедленно делиться своими снимками.

Nokia N97 предположительно поступит в продажу в первой половине 2009 года.

Путешественники, которые много фотографируют в дороге, сталкиваются с проблемой нехватки свободного места. Им приходится или запасаться большим количеством карт памяти, или использовать ноутбук для хранения снимков. Однако более простой выход из ситуации можно найти с картой памяти Eye-Fi Explore. С помощью встроенного модуля Wi-Fi она может самостоятельно выходить в Интернет и выгружать фотографии на сервер. При этом определяются приблизительные координаты пользователя, чтобы поставить гео-метку на фото.

Конвергенция и параллелизм в эволюции животных

Конвергенция (от лат. convergere - сближаться, сходиться) - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. В результате конвергенции органы, выполняющие у разных организмов одну и ту же функцию, приобретают сходное строение. Конвергентное сходство никогда не бывает глубоким

Конвергенция наблюдается в тех случаях, когда неродственные таксоны приспосабливаются к одинаковым условиям. О конвергенции говорят в тех случаях, когда обнаруживается внешнее сходство в строении и функционировании какого-либо органа, имеющего у сравниваемых групп живых организмов совершенно разное происхождение. Например, крыло стрекозы и летучей мыши имеют общие черты в строении и функционировании, но формируются в ходе эмбрионального развития из совершенно разных клеточных элементов и контролируются разными группами генов. Такие органы называют аналогичным. Они внешне сходны, но различны по происхождению, они не имеют филогенетической общности. Сходство в строении глаз у млекопитающих и головоногих моллюсков - другой пример конвергенции. Они возникли независимо в ходе эволюции и формируются в онтогенезе из разных зачатков.

Конвергенция затрагивает не только отдельные органы. Неродственные виды животных, эволюционируя в сходных условиях среды, занимая сходные экологические ниши, часто приобретают совершенно поразительное сходство. В Австралии, Африке и Южной Америке обитает множество муравьев и термитов.

Ниша муравьедов на разных континентах была заполнена разными неродственными видами млекопитающих.

В Австралии и Океании - это сумчатый муравьед и ехидна, которая принадлежит подклассу яйцекладущих млекопитающих.

В Африке муравьев и термитов сделали своей основной пищей трубкозубы, дальние родственники слонов, и панголины, принадлежащие к отряду ящеров. В Южной Америке эту нишу заняли броненосцы и муравьеды – представители отряда неполнозубых. Последний общий предок этих животных существовал более 100 миллионов лет назад. Ближайшие родственники каждого из них абсолютно на них непохожи. Только выбор экологической ниши и отбор на совершенствование приспособлений к этой нише сделал их внешне похожими друг на друга. Все они имеют длинный липкий язык и вытянутый хоботком нос, что позволяет им извлекать муравьев и термитов из их укрытий. Но при этом фундаментальные свойства анатомии этих видов позволяют безошибочно относить их к разным таксонам, несмотря на их конвергентное сходство. Данные молекулярно- генетического анализа убедительно показывают, что эти виды разделяют десятки миллионов лет независимой эволюции.

Параллелизм - такое эволюционное явление, когда сходство организмов, относящихся к разным таксонам, основано на сходных изменениях одних и тех же гомологичных структур. В качестве примера морфологического параллелизма можно указать на большое сходство формы тела у акулы, ихтиозавра (вымершей рептилии) и дельфина. Предки ихтиозавров и предки дельфинов были наземными животными. По мере освоения ими водной среды эволюция осевого скелета этих животных шла на основе гомологичных зачатков позвоночного столба в сходных условиях. Сходные направления естественного отбора привели к возникновению форм животных с близкими гидродинамическими характеристиками. Примером функционального параллелизма может служить возникновение крыльев птеродактилей, птиц и летучих мышей. Несмотря на то, что они устроены по-разному, они, очевидно, являются модификациями одного и того же органа - передней конечности, возникли в результате естественного отбора в сходных экологических нишах и выполняют одинаковые функции.

Другой причиной параллелизма может быть относительно высокая вероятность сходных мутаций одних и те же генов. Согласно закону гомологических рядов Н. И. Вавилова родственные виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Так, например, для многих видов бабочек характерно наличие на крыльях глазков разной формы, величины и окраски. При этом ближайшие родственники этих бабочек этих глазков не имеют. Очевидно, что этот признак возникал независимо у разных видов, а не был унаследован от общих предков. От них все виды бабочек унаследовали гены, мутации которых приводят к образованию глазков. Примером такого же рода является неоднократно и явно независимое появление саблезубых форм. Наиболее известен саблезубый тигр. Неудивительно, что были и другие саблезубые кошки. Но в палеонтологической летописи Австралии мы также находим саблезубого сумчатого волка.

Размножение и развитие пресмыкающихся

Класс пресмыкающиеся или рептилии (Reptilia) Пресмыкающиеся по сравнению с земноводными представляют собой следующий этап приспособления позвоночных животных к жизни на суше. Это первые настоящие наземные позвоночные, характеризующиеся тем, что размножаются на суше яйцами, дышат только легкими, механизм дыхания у них всасывательного типа (при помощи изменения объема грудной клетки), хорошо развиты проводящие дыхательные пути, кожа покрыта роговыми чешуйками или щитками, кожных желез почти нет, в желудочке сердца имеется неполная или полная перегородка, вместо общего артериального ствола от сердца отходят три самостоятельных сосуда, почки тазовые (метанефрос). У пресмыкающихся увеличивается подвижность, что сопровождается прогрессивным развитием скелета и мускулатуры: меняется положение различных отделов конечностей по отношению друг к другу и к телу, укрепляются пояса конечностей, позвоночник расчленяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы, увеличивается подвижность головы. Череп пресмыкающихся, как и у птиц, в отличие от других позвоночных животных, соединяется с позвоночником одним (непарным) мыщелком. В скелете свободных конечностей характерны межзапястные (интеркарпальные) и межпредплюсневые (интертарзальные) сочленения. В поясе передних конечностей у них есть своеобразная покровная кость-надгрудинник. К примитивным особенностям пресмыкающихся как обитателей суши следует отнести наличие двух дуг аорты, смешанную кровь в артериях туловищного отдела, низкий уровень обмена веществ и непостоянную температуру тела. Современные пресмыкающиеся представляют собой лишь разрозненные остатки богатого и разнообразного мира рептилий, населявшего Землю в мезозойскую эру.

Пресмыкающиеся или рептилии. Фото: Andreas Plank.

Сейчас насчитывается около 7000 видов рептилий, т. е. почти втрое больше, чем современных земноводных. Ныне живущих пресмыкающихся делят на 4 отряда:

Чешуйчатые;

Черепахи;

Крокодилы;

Клювоголовые.

Наиболее многочисленный отряд чешуйчатых (Squamata), включающий около 6500 видов, - единственная ныне процветающая группа пресмыкающихся, широко распространенная по земному шару и составляющая основную массу рептилий нашей фауны. К этому отряду относятся ящерицы, хамелеоны, амфисбены и змеи.

Значительно меньше черепах (Chelonia) - около 230 видов, представленных в животном мире нашей страны несколькими видами. Это очень древняя группа рептилий, дожившая до наших дней благодаря своеобразному защитному приспособлению - панцирю, в который заковано их тело.

Крокодилы (Crocodylia), которых известно около 20 видов, населяют материковые и прибрежные водоемы тропиков. Они представляют собой прямых потомков древних высокоорганизованных пресмыкающихся мезозоя.

Единственный вид современных клювоголовых (Rhynchocephalia) - гаттерия имеет много чрезвычайно примитивных черт и сохранилась только в Новой Зеландии и на прилежащих мелких островах.

Развитие рептилий, даже тех, которые обитают в воде, не связано с водной средой. Развитие волокнистых скорлуповых оболочек, видимо, у пресмыкающихся было первым важнейшим преобразованием яйца в ряду приспособлений к наземному развитию. Среди ныне живущих пресмыкающихся можно наблюдать разные стадии изменения лицевых оболочек, которые служат приспособлением к развитию на суше. Более примитивными формами в этом отношении оказываются скорлуповые оболочки яиц у ящериц и змей, представленные относительно мягкой, пергаментообразной, волокнистой оболочкой, которая довольно близка по химическому составу к оболочкам амфибий. Волокнистая скорлуповая оболочка значительно задерживает высыхание яиц, но предохранить их от этого полностью не может. Развитие идет нормально лишь при влажности почвы не ниже 25%. Появление скорлуповой оболочки имеет значение не только как защита от высыхания, но и как приспособление к развитию яйца в новых условиях. Так, перенос развития на сушу может осуществиться в полной мере только тогда, когда выпадает личиночная стадия, требующая для своего существования водной среды. Исчезновение личиночной стадии обычно сопровождается увеличением в яйце запаса питательных веществ, обеспечивающего полное развитие зародыша. Увеличение же размеров яйца, особенно в воздушной среде, где удельный вес всякого тела сильно возрастает, возможно только в том случае, если имеется твердая оболочка, не позволяющая яйцу растекаться и сохраняющая его целостность. Следовательно, появление скорлуповой оболочки у яиц ящериц и змей обеспечило не только некоторую защиту их от высыхания, но и увеличение желтка и выпадение личиночной стадии в развитии. Однако яйцо чешуйчатых еще примитивно. Большая часть воды, необходимая для развития зародыша, воспринимается им из окружающей среды. Дальнейшим шагом в приспособлении яиц к развитию на суше было развитие белковой оболочки, выделяемой стенками яйцеводов. В ней сосредоточивается запас всей воды, необходимой для развития зародыша. Такая оболочка покрывает яйца черепах и крокодилов. Позднейшие исследования показали, что в яйцах змей (и, видимо, также ящериц) на ранних стадиях развития имеется тонкий слой; белковой оболочки. В этот период еще не развиты ни амнион, ни аллантоис. Тонкий слой белка выполняет защитную роль и снабжает желток влагой. Понятно, что белковая оболочка не могла бы осуществлять своей функции резервуара воды, если бы твердая наружная оболочка не защищала ее хотя бы частично от высыхания. Следовательно, появление скорлуповой оболочки яйца обеспечило не только возможность увеличения желтка, но и появление таких приспособлений в яйце, которые обеспечивают зародыш необходимой для развития водой. С другой стороны, отсутствие необходимости черпать извне воду, нужную для развития зародыша, создает предпосылку для дальнейшего преоброзования скорлуповой оболочки. Волокнистая оболочка заменяется у черепах и крокодилов известковой, совершенно не пропускающей воду. Яйца, покрытые известковой оболочкой, прекрасно защищены от высыхания и могут развиваться на суше в любых условиях. Однако твердые скорлуповые оболочки, ликвидировавшие опасность высыхания яйца, сами по себе представляют серьезную угрозу для развивающегося организма. Увеличивающийся в размерах зародыш может быть раздавлен или поврежден в результате соприкосновения с твердой скорлупой. В связи с этим у пресмыкающихся, так же как и у других наземных позвоночных, образуются особые эмбриональные приспособления, защищающие зародыш от соприкосновения с твердой скорлупой. На ранних стадиях развития начинает образовываться кольцевая складка. Она, все больше увеличиваясь, обрастает зародыш, края ее сходятся и срастаются. В результате зародыш оказывается заключенным вамниотическую полость, в которой скапливается особая амниотическая жидкость. Таким образом, зародыш оказывается защищенным от соприкосновения со скорлуповой оболочкой. Помещающийся в амниотической полости зародыш испытывает недостаток в кислороде. Затруднено также и выделение продуктов жизнедеятельности развивающегося организма. Следствием образования амниона оказывается развитие и другого зародышевого органа - аллантоиса, или зародышевого мочевого пузыря. Он выполняет функцию органа дыхания, так как его стенки, имеющие богатую сеть кровеносных сосудов, прилегают к оболочкам яйца. Последние благодаря пористости скорлуповой оболочки не препятствуют проникновению кислорода внутрь яйца к кровеносным сосудам аллантоиса. Кроме того, зародыш выделяет в аллантоис продукты распада. Затруднения с выделением продуктов жизнедеятельности зародыша, развивающегося в замкнутом яйце, решаются не только благодаря развитию аллантоиса, но и вследствие изменения характера обмена веществ в яйце. Основным источником энергии в яйцах земноводных оказываются белки. Продукт их распада - это мочевина, которая легкорастворима и, оставаясь по соседству с зародышем, может проникать обратно в его ткани, отравляя его. Основу запаса питательных веществ в яйцах пресмыкающихся составляют жиры, распадающиеся на углекислый газ и воду. Газообразные продукты обмена веществ легко выделяются из яиц, развивающихся в воздушной среде, наружу, не причиняя вреда зародышу. Однако и у пресмыкающихся в процессе жизнедеятельности зародыша образуются продукты распада не только жиров, но и белков. Конечным продуктом распада белков у них оказывается не мочевина, а мочевая кислота, отличающаяся слабой способностью диффузии и не могущая поэтому причинить вред зародышу.

Органы размножения - яичники и семенники - пресмыкающихся существенно не отличаются от таковых у земноводных. Изменения в яичниках связаны только с большими размерами откладываемых яиц. Выводные протоки половых желез у представителей этих двух классов, так же как и у всех других наземных позвоночных, гомологичные, т. е. одинаковые по происхождению. Яйцевод представлен мюллеровым, а семяпровод - вольфовым каналом. Яйцеводы пресмыкающихся отличаются от яйцеводов земноводных изменениями гистологического строения их стенок, выделяющих скорлуповую и белковую оболочки, отсутствующие у земноводных. Что касается вольфова канала, то он перестает выполнять функцию мочеточника и служит исключительно семяпроводом, исчезая в связи с этим у самок. Черты организации взрослого пресмыкающегося также иллюстрируют дальнейшее приспособление к жизни на суше.

Большинство пресмыкающиеся размножается путём откладки яиц; некоторые яйцеживородящи или живородящи. Яйца черепах и крокодилов покрыты твёрдой известковой скорлупой, под которой имеется оболочка (как в яйце птиц). Яйца большинства чешуйчатых (ящериц и змей) с мягкой пергаментообразной оболочкой и не имеют белковой оболочки. Инкубационный период продолжается от 1-2 мес до года и более (у туатары). Детёныш разрезает белковую оболочку яйца яйцевым зубом или особым яйцевым бугорком (у черепах). Яйцеживорождение свойственно некоторым ящерицам и змеям; у них оплодотворённые яйца задерживаются в яйцеводах, зародыши заканчивают здесь развитие и вылупляются сразу после откладывания яиц или даже ранее. Истинное живорождение свойственно некоторым ящерицам (например, сцинкам); в этом случае развивающиеся в яйцеводах яйца не имеют оболочки; зародыш кровеносными сосудами желточного мешка и аллантоиса соединяется с сосудами яйцевода (зачаточная плацента) и питается за счёт материнского организма. Некоторым видам ящериц свойствен партогенез, при котором размножение происходит без участия самцов. Как правило, современные пресмыкающиеся не проявляют заботы о потомстве.

Следствием конвергентной эволюции является конвергентное сходство. То есть сходство организмов, основанное не на их родстве, а на близком наборе признаков, сформировавшемся независимо в разных группах.

Основной причиной конвергентной эволюции считается сходство экологических ниш рассматриваемых организмов. В частности, наиболее классическим случаем конвергентной эволюции является формирование сходных форм тела у хищных акул , ихтиозавров (данные - по ископаемым остаткам) и дельфинов . Экологическая ниша крупного подвижного водного хищника - одинакова для всех трёх групп и выдвигает сходные требования к форме тела животного. Следует отметить, что многие основные характеристики классов , к которым относятся три перечисленные группы, сохраняются у рассматриваемых групп. Тем не менее, у ихтиозавров и дельфинов пояс задних конечностей редуцирован.

Примеры конвергентного сходства

Тунец - рыба	Ихтиозавр - рептилия	Пингвин - птица	Дельфин - водное млекопитающее , близкое к бегемотам	Дюгонь - водное млекопитающее, близкое к слонам

Примеры конвергенции среди млекопитающих

Для сравнения приведены только роды и виды, относящиеся к различным отрядам или более высоким таксонам

• Пума - фосса (мадагаскарские виверры , вероятно произошли от мангустообразного предка, пересекшего в позднем олигоцене или в раннем миоцене (от 20 до 30 миллионов лет назад) Мозамбикский пролив)
• Ежи - большие тенреки - ехидны - дикобразы
• Сумчатые волки - волки (псовые) - гиены (гиеновые)
• Нотогиппиды (нотоунгуляты) - диадиафорусы (литоптерны) - лошади (непарнокопытные)
• Зайцы (зайцеобразные) - протипотерии (нотоунгуляты)
• Саблезубые кошки , нимравиды , барбурофелиды (хищные) - сумчатый саблезубый тигр (сумчатые) - махероиды и апателурусы (креодонты)
• Лев (хищные) - сумчатый лев (сумчатые)
• Носороги - диноцераты - арсинойтерии
• Белка (грызуны) - копидодон - плезиадапис (плезиадаписы)
• Слон (хоботные) - пиротерии и астрапотерии (южноамериканские копытные)
• Муравьеды - панголины - трубкозубы
• Приматы - ленивцы - археопитеки и нотопитеки (нотоунгуляты)
• Гиппопотам - корифодон
• Настоящие тюлени , моржи (первые два ранее объединялись под названием ластоногие) и каланы (хищные) - сирены - десмостилы
• Макраухении (литоптерны) - палеотерии (непарнокопытные)
• Тапиры - свиньи
• Кроты - златокроты - сумчатые кроты

См. также

Напишите отзыв о статье "Конвергентная эволюция"

Примечания

Ссылки

Отрывок, характеризующий Конвергентная эволюция

Князь Василий не обдумывал своих планов. Он еще менее думал сделать людям зло для того, чтобы приобрести выгоду. Он был только светский человек, успевший в свете и сделавший привычку из этого успеха. У него постоянно, смотря по обстоятельствам, по сближениям с людьми, составлялись различные планы и соображения, в которых он сам не отдавал себе хорошенько отчета, но которые составляли весь интерес его жизни. Не один и не два таких плана и соображения бывало у него в ходу, а десятки, из которых одни только начинали представляться ему, другие достигались, третьи уничтожались. Он не говорил себе, например: «Этот человек теперь в силе, я должен приобрести его доверие и дружбу и через него устроить себе выдачу единовременного пособия», или он не говорил себе: «Вот Пьер богат, я должен заманить его жениться на дочери и занять нужные мне 40 тысяч»; но человек в силе встречался ему, и в ту же минуту инстинкт подсказывал ему, что этот человек может быть полезен, и князь Василий сближался с ним и при первой возможности, без приготовления, по инстинкту, льстил, делался фамильярен, говорил о том, о чем нужно было.
Пьер был у него под рукою в Москве, и князь Василий устроил для него назначение в камер юнкеры, что тогда равнялось чину статского советника, и настоял на том, чтобы молодой человек с ним вместе ехал в Петербург и остановился в его доме. Как будто рассеянно и вместе с тем с несомненной уверенностью, что так должно быть, князь Василий делал всё, что было нужно для того, чтобы женить Пьера на своей дочери. Ежели бы князь Василий обдумывал вперед свои планы, он не мог бы иметь такой естественности в обращении и такой простоты и фамильярности в сношении со всеми людьми, выше и ниже себя поставленными. Что то влекло его постоянно к людям сильнее или богаче его, и он одарен был редким искусством ловить именно ту минуту, когда надо и можно было пользоваться людьми.
Пьер, сделавшись неожиданно богачом и графом Безухим, после недавнего одиночества и беззаботности, почувствовал себя до такой степени окруженным, занятым, что ему только в постели удавалось остаться одному с самим собою. Ему нужно было подписывать бумаги, ведаться с присутственными местами, о значении которых он не имел ясного понятия, спрашивать о чем то главного управляющего, ехать в подмосковное имение и принимать множество лиц, которые прежде не хотели и знать о его существовании, а теперь были бы обижены и огорчены, ежели бы он не захотел их видеть. Все эти разнообразные лица – деловые, родственники, знакомые – все были одинаково хорошо, ласково расположены к молодому наследнику; все они, очевидно и несомненно, были убеждены в высоких достоинствах Пьера. Беспрестанно он слышал слова: «С вашей необыкновенной добротой» или «при вашем прекрасном сердце», или «вы сами так чисты, граф…» или «ежели бы он был так умен, как вы» и т. п., так что он искренно начинал верить своей необыкновенной доброте и своему необыкновенному уму, тем более, что и всегда, в глубине души, ему казалось, что он действительно очень добр и очень умен. Даже люди, прежде бывшие злыми и очевидно враждебными, делались с ним нежными и любящими. Столь сердитая старшая из княжен, с длинной талией, с приглаженными, как у куклы, волосами, после похорон пришла в комнату Пьера. Опуская глаза и беспрестанно вспыхивая, она сказала ему, что очень жалеет о бывших между ними недоразумениях и что теперь не чувствует себя вправе ничего просить, разве только позволения, после постигшего ее удара, остаться на несколько недель в доме, который она так любила и где столько принесла жертв. Она не могла удержаться и заплакала при этих словах. Растроганный тем, что эта статуеобразная княжна могла так измениться, Пьер взял ее за руку и просил извинения, сам не зная, за что. С этого дня княжна начала вязать полосатый шарф для Пьера и совершенно изменилась к нему.