Основи еволюції - Корж О.П. - 2006

Частина ІІ. МАКРОЕВОЛЮЦІЯ

Розділ 11. Засоби перетворення органів та функцій

11.1. Передумови еволюції органів та функцій

Оскільки органи та функції, що виконуються ними, взаємопов'язані, то й еволюціонування їх відбувається паралельно. Не можна ставити питання таким чином: що змінюється першим - орган чи функція, оскільки відбувається це одночасно. Однією з загальновизнаних властивостей органів є їх мультифункціональність. Нові, інколи навіть непередбачувані функції відкриваються в подальшому при глибших дослідженнях організмів. Зрозуміло, що різні органи певною мірою відрізняються за своїми функціональними можливостями, що найбільш наочно простежується на рецепторах, специфічних до певних подразників.

Виявляється, що інколи навіть вузькоспеціалізовані органи виконують цілу низку функцій. Так, будь-який орган рослин, крім своїх основних функцій, може виконувати й інші: листок, крім функції фотосинтезу та транспірації, подеколи використовується як орган запасання поживних речовин та води, вегетативного розмноження, виведення шкідливих речовин тощо. Це може стосуватися навіть тканин: провідні тканини в рослин виконують також опорну функцію, епітелій з продихами, крім захисту від висихання та несприятливої дії сонячного проміння чи вітру, допомагає регулювати випаровування вологи (транспірація) та газообмін.

Мультифункціональність властива й органам тварин, але найуніверсальнішим органом слід визнати руку людини, якій властива надзвичайна кількість функцій. Мультифункціональними так само є й внутрішні органи - навіть рудиментарні органи відіграють певну роль у функціонуванні організму (апендикс, що втратив функцію травлення, залишається одним з органів, які відповідають за імунні реакції організму).

Пояснюється це тим, що одноклітинні організми відразу виконували всі життєво необхідні функції. Так само, до процесу диференціювання, усі клітини є тотипотентними, тобто теоретично можуть виконувати майже всі функції. Можливо, пригнічення одних функцій і переважання інших є наслідком диференціювання, певного мірою скорегованого організмом.

Однією з передумов еволюції органів та функцій слід визнати кількісні зміни останніх, тобто інтенсивність їх проявів. Це стосується як різних видів, що відрізняються один від одного за більшістю функціональних характеристик, так і окремих організмів одного виду, оскільки неоднорідність останніх простежується й на функціональному рівні. Так, швидкість пересування є неоднаковою не лише в різних видів (заєць, вовк, кінь тощо), але й у різних особин цих видів, що зумовлюється їх індивідуальними характеристиками.

Кількісні зміни функцій можуть бути зумовлені мінливістю кількості або розмірів однорідних структур, що їх виконують. Слід враховувати, що будь-які функції організму змінюються кількісно і навіть якісно під час онтогенезу. Наочним прикладом якісних змін функцій є метаморфоз, особливо коли личинка та доросла форма розвиваються в різному середовищі.

Таким чином, мультифункціональність органів та можливість кількісних змін функцій виступають основними передумовами еволюційних перетворень органів під час філогенезу.

Ознаки та властивості організмів, які мають спільне походження при їх різній анатомо-морфологічній будові, називаються гомологічними, а при зовнішній схожості, але незалежному походженні, органи називаються аналогічними (рис. 11.1). Аналогія завжди викликана схожістю в способі життя (крила в літаючих тварин - птахів, комах, ящерів тощо; риюча кінцівка вовчка та крота, інші приклади). Гомологія спирається на схожість генотипів і початкових етапів онтогенезу, а відмінності в будові та функціонуванні цих органів викликані розходженням організмів по різних екологічних нішах (кінцівка коня, кита, кажана тощо є наслідком пристосування цих тварин до різних умов існування).

Рис. 11.1. Приклади аналогічних та гомологічних органів у рослин і тварин (за різними авторами):

А - гомологія тканин плодів насінних рослин: 1 - апельсин; 2 - томат; З - зав'язь відсутня; 4 - суниця; 5 - яблуко; Б - гомологи кінцівок у членистоногих: 1 — клешня рака; 2 — копулятивний орган; 3 — плавальна нога водяного жука; 4 - ходильна нога комахи; 5 - вусик; 6 - мандибула; В - аналогічні коренеподібні утворення в рослин: 1 - коріння мальви; 2 - ризоїди моху; 3 - коренеподібний підвидний листок сальвінії; Г - аналоги крила у тварин: 1 - метелик; 2 - птах; 3 - кажан