БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

26. ЭВОЛЮЦИЯ, ИЛИ ИСТОРИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

26.7. Данные в пользу теории эволюции

26.7.6. Адаптивная радиация

Гомологичные структуры и дивергентная эволюция

Адаптивной радиацией называют развитие какой-либо гомологичной структуры у разных представителей данной группы в различных направлениях в соответствии с выполняемыми ею различными функциями. Например, ротовые части насекомых состоят из одних и тех же основных структур: верхней губы (labrum), пары мандибул, или жвал, гипофаринкса (подглоточника), пары максилл и нижней губы (labium) — слившаяся вторая пара жвал. Насекомые способны использовать разнообразную пищу, так как у разных видов одни из перечисленных выше структур увеличены и видоизменены, а другие редуцированы или утрачены вовсе (рис. 26.13). В результате ротовой аппарат насекомых очень разнообразен.

Рис. 26.13. Адаптивная радиация на примере ротовых частей насекомых.

1 — антенны; 2 — сложный глаз; 3 — нижняя губа; 4 — верхняя губа; 5 — жвалы; 6 — максиллы.

Относительно высокая степень адаптивной радиации, наблюдаемая у насекомых, отражает высокую способность к адаптации основных структур у этой группы. Именно такая высокая «эволюционная пластичность» позволила им занять столь широкий диапазон экологических ниш.

Наличие у предкового организма какой-либо структуры или физиологической функции, имеющейся в сильно модифицированной форме у более высокоразвитых, по-видимому, родственных организмов, можно истолковать как указание на происхождение последних путем видоизменения первых. Это и лежит в основе эволюционной теории, согласно определению, данному в разд. 26.6. Значение адаптивной радиации состоит в том, что она указывает на возможность дивергентной эволюции, основанной на модификации гомологичных структур.

Аналогичные структуры и конвергентная эволюция

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 (кальмаров и осьминогов), крылья насекомых и летучих мышей, членистые ноги насекомых и высших позвоночных, колючки растений и иглы животных и обнаружение нейрогормонов позвоночных (ацетилхолина, 5-гидрокситриптамина и гистамина) в жгучих волосках крапивы. Сходство между аналогичными структурами чисто внешнее; например, крылья насекомых поддерживаются жесткими жилками, 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 связывающими их нейронами (см. рис. 17.36). Поэтому в глазу позвоночных имеется слепое пятно, а у головоногих его нет.

Существование аналогичных структур позволяет говорить о возможности конвергентной эволюции. Конвергентную эволюцию можно объяснить, как результат действия среды через естественный отбор, благоприятствующий тем изменениям, которые повышают выживаемость организма и его репродуктивный потенциал.

Значение дивергентной эволюции, указывающей на эволюционный процесс, и конвергентной эволюции, 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. 26.14 и табл. 26.5).

Рис. 26.14. Адаптивная радиация сумчатых в Австралии (по разным источникам).

Таблица 26.5. Примеры параллельной эволюции у сумчатых и плацентарных млекопитающих

Сумчатые (Австралия)

Плацентарные (другие области земного шара)

Сумчатый крот

Крот

Сумчатая мышь

Мышь

Сумчатый муравьед

Муравьед

Вомбат

Луговая собачка

Кенгуру

Антилопа

Бандикут

Кролик

Сумчатая летяга

Летяга

Коала

Ленивец

Сумчатый волк

Гиена