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