Что значит "биогенетический закон". Биогенетический закон: история, суть, применение Основные положения теории эволюции Ж.Б. Ламарка

Немецкие ученые Ф. Мюллер (1828) и Э. Геккель (1866) установили закон соотношения онтогенеза и филогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону, онтогенез всякого организма есть краткое повторение (рекапитуляция) основных этапов филогенеза вида, к которому данный организм принадлежит. Э. Геккель и Ф. Мюллер считали, что последовательные изменения формы особи на протяжении индивидуального развития обусловлены филогенезом, т. е. развитием того рода, к которому принадлежит данный вид животного. Согласно биогенетическому закону, зародыши систематически вышестоящих животных похожи на взрослых нижестоящих предков. Эволюция осуществляется благодаря прибавлению новых стадий в конце развития.

Биогенетический закон находит множество подтверждений в данных сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии. Напр., у зародышей птиц и млекопитающих на определённой стадии эмбрионального развития появляются зачатки жаберного аппарата. Это объясняется тем, что наземные позвоночные произошли от дышавших жабрами рыбообразных предков.

Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, которая совершалась тысячи или миллионы лет. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в индивидуальном развитии особи происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Так, в онтогенезе млекопитающих имеется этап, на котором у зародышей образуются жаберные дуги. У зародыша рыбы на основании этих дуг образуется орган дыхания - жаберный аппарат. В онтогенезе млекопитающих повторяется не строение жаберного аппарата взрослых рыб, а строение закладок жаберного аппарата зародыша, на основе которых у млекопитающих развиваются совершенно иные органы.

Опираясь на биогенетический закон и используя данные эмбриологии, можно воссоздавать ход исторического развития тех или иных групп организмов. Это особенно важно в тех случаях, когда для какой-либо группы неизвестны ископаемые остатки предковых форм, т. е. при неполноте палеонтологической летописи. Приведем лишь один классический пример. Систематическое положение и происхождение асцидий (Ascidiae ), ведущих сидячий образ жизни, долгое время были совершенно неясны, и только знаменитое исследование А. О. Ковалевского (1866) по развитию этих животных окончательно решило вопрос. Из яйца асцидий выходит свободноплавающая хвостатая личинка, сходная по плану строения с хордовыми (Chordata ). Во время метаморфоза осевшей на дно личинки хвост с хордой и мускулатурой и органы чувств исчезают, нервная трубка редуцируется до степени небольшого нервного узелка, происходит усиленное разрастание брюшной поверхности тела, образуются сифоны и т.д., т.е. появляются особенности организации, связанные с сидячим образом жизни. Сформированная молодая асцидия не имеет уже почти ничего общего с другими хордовыми животными. В этом примере личинка своей организацией рекапитулирует (повторяет) главные черты строения свободноплавающего предка. Так было найдено естественное место асцидий в системе животного царства.

Особенный интерес для эволюционной зоологии представляют рекапитуляции, т.е. повторения в ходе индивидуального развития характерных особенностей строения более или менее отдаленных предков. Типичный пример рекапитуляции приводит академик А.Н. Северцов в своей книге «Морфологические закономерности эволюции», изданной в 1913 г. в Германии. У современных бесхвостых амфибий во взрослом состоянии большая и малая берцовая кости срослись между собой, а у головастиков они разделены. У стегоцефалов, от которых произошли современные амфибии, тоже имелись две отдельные берцовые кости. Следовательно, наличие раздельных берцовых костей у головастиков можно рассматривать как рекапитуляцию одного из признаков задних конечностей, свойственных предковому скелету.

Рекапитуляция не ограничивается морфологическими признаками. Их можно выявить и при онтогенетическом становлении функций различных органов и тканей. Известно, что в процессе эволюции позвоночных постепенно утрачивались ферменты, необходимые для расщепления мочевой кислоты. Так, у некоторых рептилий и птиц конечный продукт азотистого обмена - мочевая кислота, у земноводных и большинства рыб - мочевина, а у первичновидных беспозвоночных - аммиак. Оказалось, что зародыш птиц на ранних стадиях развития выделяет аммиак, на более поздних - мочевину и только на последних стадиях - мочевую кислоту. Сходным образом у головастиков конечный продукт обмена составляет аммиак, а у лягушек - мочевина.

Проявлению в неизменном виде первобытных, древних, палингенетических признаков (от греч. palaios - древний; палингенезы - признаки, перешедшие в онтогенез животного из его филогенеза) мешают ценогенезы - разнообразные признаки, возникшие в онтогенезе как приспособление к условиям жизни зародышей личинок и взрослых животных. Примером ценогенезов могут служить амнион, хорион, аллантоис Amniota, громадные прядильные железы личинок насекомых и др.

Дальнейшие эмбриологические исследования (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен) показали, что в теории Мюллера-Геккеля было много упущений, и главное из них заключалось в том, что история взрослого организма рассматривалась в отрыве от истории эмбриона. Несмотря на это, нельзя недооценивать огромное значение биогенетического закона в развитии эволюционного учения.

Современные эмбриологические исследования показали, что закон верен лишь в общих чертах.

Нет ни одной стадии в развитии, на которой зародыш полностью повторял бы строение какого-либо предка по филогенезу;

В онтогенезе повторяется строение не взрослых стадий предков, а их эмбрионов. Например, зародыш млекопитающих никогда целиком не повторяет строение рыбы, но на определенной стадии развития у него закладываются жаберные щели и жаберные артерии.

Вопрос 1.
Все многоклеточные организмы развиваются из оплодотворенного яйца. Процессы развития зародышей у животных, относящихся к одному типу, во многом сходны. У всех хордовых животных в эмбриональном периоде закладывается осевой скелет - хорда, возникает нервная трубка, в переднем отделе глотки образуются жаберные щели. В ходе эмбрионального развития позвоночных в глотке закладываются жаберные щели и соответствующие им перегородки, однако у рептилий, птиц и млекопитающих они не развиваются в жабры. Факт закладки жаберного аппарата у зародышей наземных позвоночных объясняется их происхождением от рыбообразных предков, дышавших жабрами.
Строение сердца человеческого зародыша в ранний период формирования напоминает строение этого органа у рыб,а именно оно имеет одно предсердие и один желудочек. У беззубых китов в эмбриональном периоде закладываются зубы. Впоследствии они разрушаются и рассасываются.
План строения хордовых животных также одинаков.
Эти факты подтверждают справедливость сформулированного К. Бэром закона зародышевого сходства: «Эмбрионы обнаруживают уже начиная с самых ранних стадий известное общее сходство в пределах, типа».

Вопрос 2.
На ранних стадиях развития зародыши позвоночных чрезвычайно сходны. В дальнейшем в строении зародышей проявляются признаки класса, рода, вида и, наконец, признаки, характерные для данной особи. Сходство зародышей служит свидетельством общности их происхождения.
Расхождение признаков зародышей в процессе развития называется эмбриональной дивергенцией и объясняется историей данного вида, отражая эволюцию той или иной систематической группы животных.

Вопрос 3.
Это явление объясняется биогенетическим законом Мюллера-Геккеля:
онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится.
Поэтому у всех позвоночных животных, включая высших их представителей, закладывается хорда, которая в дальнейшем замещается позвоночником. В ходе эмбрионального развития позвоночных в глотке закладываются жаберные щели и соответствующие им перегородки, однако у рептилий, птиц и млекопитающих они не развиваются в жабры. Факт закладки жаберного аппарата у зародышей наземных позвоночных объясняется их происхождением от рыбообразных предков, дышавших жабрами.

Вопрос 4.
Биогенетический закон сыграл выдающуюся роль в развитии эволюционных идей. Многие ученые в своих трудах подвергли его дальнейшей разработке. Особенно велик вклад в углубление представлений об эволюционной роли эмбриональных преобразований нашего отечественного ученого А. Н. Северцова. Он установил, что в индивидуальном развитии повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей. Например, у зародышей птиц и млекопитающих закладываются жаберные Щели. Их строение сходно со строением жаберных щелей зародышей рыб, а не жабр взрослых рыб.

В ряде случаев изменения, отличающие строение взрослых организмов от строения предков, появляются в эмбриональном периоде. Иногда эти изменения накладываются на уже законченный в общем процесс формирования органа, удлиняя его развитие. Так развивается крыло птицы - путем преобразования почти сформированного зачатка роговой чешуи рептилий.
В некоторых случаях изменения возникают на средних стадиях развития органов. Наконец, изменения могут затронуть сам зачаток органа, и развитие пойдет по пути, отличному от пути развития данного зачатка у предка. Так, в процессе формирования волос у млекопитающих полностью выпадает стадия образования чешуи, как это было у их предков - рыб и рептилий. Выпадают присущие предкам стадии также при закладке позвонков у змей, зубов у млекопитающих и т. д. В случае отклонения от стадий развития предков или изменения самих зачатков биогенетический закон не соблюдается и признаки предков не повторяются.
Если новые признаки наследственные, т. е. являются результатом мутаций соответствующих генов и имеют приспособительное значение для взрослых организмов, то они сохраняются отбором.
Таким образом, в основе филогенеза лежат изменения, происходящие в онтогенезе отдельных особей.
Повторение структур, характерных для предков, в эмбриогенезе потомков названо рекапитуляциями. Рекапитулируют не только морфологические признаки - хорда, закладки жаберных щелей и жаберных дуг- у всех хордовых, но и особенности биохимической организации и физиологии. Так, в эволюции позвоночных происходит постепенная утрата ферментов, необходимых для распада мочевой кислоты - продукта метаболизма пуринов. У большинства беспозвоночных конечный продукт распада мочевой кислоты - аммиак, у земноводных и рыб - мочевина, у многих пресмыкающихся - аллантоин, а у некоторых млекопитающих мочевая кислота вообще не расщепляется й выделяется с мочой. В эмбриогенезе млекопитающих и человека отмечены биохимические и физиологические рекапитуляции: выделение ранними зародышами аммиака, позже мочевины, затем аллантоина, а на последних стадиях развития - мочевой кислоты.
Однако в онтогенезе высокоорганизованных организмов не всегда наблюдается строгое повторение стадий исторического развития, как это следует из биогенетического закона. Так, зародыш человека никогда не повторяет взрослых стадий рыб, земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих, а сходен по ряду черт лишь с их зародышами. Ранние стадии развития сохраняют наибольшую консервативность, благодаря чему рекапитулируют более полно, чем поздние. Это связано с тем, что одним из наиболее важных механизмов интеграции ранних этапов эмбриогенеза является эмбриональная индукция, а структуры зародыша, формирующиеся в первую очередь, такие, как хорда, нервная трубка, глотка, кишка и сомиты, представляют собой организационные центры зародыша, от которых зависит весь ход развития.
Генетическая основа рекапитуляции заключена в единстве механизмов генетического контроля развития, сохраняющемся на базе общих генов регуляции онтогенеза, которые достаются родственным группам организмов от общих предков.

Биогенетический закон (Э. Геккеля и Ф. Мюллера): каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет некоторые основные черты строения своих предков, иначе говоря, онтогенез (индивидуальное развитие) есть краткое повторение филогенеза (эволюционного развития

Независимо друг от друга Геккель и Мюллер сформулировали биогенетический закон.

ОНТОГЕНЕЗ ЕСТЬ КРАТКОЕ ПОВТОРЕНИЕ ФИЛОГЕНЕЗА.

В онтогенезе Геккель различал палингенезы и ценогенезы. Палингенез – признаки зародыша, повторяющие признаки предков (хорда, хрящевой первичный череп, жаберные дуги, первичные почки, первичное однокамерное сердце). Но их образовании может сдвигаться во времени – гетерохронии, и в пространстве – гетеротопии. Ценогенезы – приспособительные образования у зародыша, не сохраняющиеся во взрослом состоянии. Он указал, что ценогенезы влияют на палингенезы, искажают их. Он считал, что из-за ценогенезов рекапитуляция происходит не полностью. Он отталкивался от этой теории когда создавал теорию гастреи.

Дальнейшие исследования показали, что биогенетический закон справедлив лишь в общих чертах. Нет ни одной стадии развития, на которой зародыш повторял бы строение своих предков. Установлено так же, что в онтогенезе повторяется строение не взрослых стадий предков, а эмбрионов.

113. Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина.
Биологическая эволюция - это необратимое направленное историческое развитие живой природы,
сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций,
образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Иными
словами, под биологической эволюцией следует понимать процесс приспособительного исторического
развития живых форм на всех уровнях организации живого.

Теория эволюции была разработана Ч. Дарвиным (1809-1882) и изложена им в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859).
Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина . Эволюционная теория Дарвина
представляет собой целостное учение об историческом развитии органического мира. Она охватывает
широкий круг проблем, важнейшими из которых являются доказательства эволюции, выявление
движущих сил эволюции, определение путей и закономерностей эволюционного процесса и
др. Сущность эволюционного учения заключается в следующих основных положениях :
1. Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы.
2. Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались
и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.
3. В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, какнаследственность и изменчивость, а также постоянно происходящий в природе естественныйотбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг сдругом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой засуществование. 4. Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их
обитания и многообразие видов в природе.

114. Первая эволюционная теория Ш. Б. Ламарка.
Основы своей концепции Жан Батист Ламарк изложил в наиболее известном своем труде "Философия
зоологии" (1809). Ламарк обратил внимание и на существование разновидностей, выглядящих как
промежуточные формы между разными видами, и на изменения организмов в результате процессов
одомашнивания, и на отличия ископаемых форм организмов от современных.
Общим выводом Ламарка из этих наблюдений было признание исторической изменяемости, трансформации организмов во времени, т. е. их эволюции.
Учение о градации . Своеобразие концепции Ламарка придало объединение идеи изменяемости
органического мира с представлениями о градации - постепенном повышении уровня организации от
самых простых до наиболее сложных и совершенных организмов. Из этого Ламарк сделал важнейший
вывод, что изменения организмов имеют не случайный, а закономерный, направленный характер:
развитие органического мира идет в направлении постепенного совершенствования и усложнения
организации . На этом пути жизнь возникла из неживой материи путем самозарождения, и после
длительной эволюции организмов появился человек, произошедший от "четвероруких", т.е. от
приматов. Движущей силой градации Ламарк считал "стремление природы к прогрессу", которое
изначально присуще всем живым существам, будучи вложено в них Творцом, т.е. Богом. Прогрессивное
развитие живой природы, по Ламарку, представляет собой процесс саморазвития - автогенез. В
осуществлении этого процесса (градации) организмы совершенно независимы от внешнего мира, от
окружающей среды.
Влияние на организмы внешних условий . Вторая часть теории Ламарка - об изменениях организмов
под воздействием изменяющихся внешних условий - в позднейшее время получила значительно
большую известность, чем первая (учение о градации). Растения воспринимают изменения условий, так
сказать, непосредственно - через свой обмен веществ с внешней средой (с усваиваемыми минеральными
соединениями, водой, газами и светом).
В этом и других подобных примерах Ламарк принимает модификационную ненаследственную изменчивость организмов, представляющую собой реакцию данного индивида на различные условия внешней среды, за наследственные изменения. В действительности такие модификационные изменения, как таковые, не наследуются.
2 закона Ламарка
I. Во всяком животном, не достигшем предела своего развития, более частое и постоянное
употребление какого-либо органа приводит к усиленному развитию последнего, тогда как постоянное
неупотребление органа ослабляет его и в конце концов вызывает его исчезновение.
II. Все, что организмы приобретают под влиянием преобладающего употребления или утрачивают
под влиянием постоянного неупотребления каких-либо органов, в дальнейшем сохраняется в потомстве,
если только приобретенные изменения являются общими для обеих родительских особей.
Как примеры, иллюстрирующие эти положения, Ламарк называл утрату способности к полету у
домашних птиц, утрату зубов у китов, удлинение шеи и передних конечностей у жирафов (в результате
постоянного вытягивания этих органов при срывании высоко растущих листьев), удлинение шеи у
водоплавающих птиц (из-за постоянного ее вытягивания при извлечении добычи из-под воды) и т. п.

Основные положения теории эволюции Ж.Б. Ламарка:

1. Организмы изменчивы. Виды изменяются крайне медленно, а потому и не заметно

2. Причины изменений (движущие силы) а) Внутренне стремление организмов к совершенствованию, заложенное Творцом

б) Влияние внешней среды. Оно нарушает постепенное усложнение организмов (градацию), поэтому существуют организмы с разным уровнем развития

3. Любое изменение наследуется

115. Линнеевский период развития биологии.
Сама идея эволюции стара как мир. Эпоха Великих географических отрытий познакомила
европейцев с поразительным многообразием жизни в тропиках, привела к возникновению первых гербариев (Рим, Флоренция, Болонья) уже в XVI в., ботанических садов (Англия, Франция), кунсткамер и зоологических музеев (Нидерланды, Англия, Швеция). К концу XVII в. Многообразие вновь описанных форм было настолько велико, что ботаники и зоологи того времени буквально стали тонуть в море накопленного и постоянно прибывающего материала.
Понадобился кропотливый гений великого шведского биолога Карла Линнея (1707-1778) для того, чтобы навести порядок в этих грудах материала. К. Линней был креационистом (он писал, что "видов столько, сколько их создало Бесконечное существо"). Историческое значение К. Линнея состоит в том, что он выдвинул принцип иерархичности систематических категорий (таксонов): виды объединяются в роды, роды в семейства, семейства в отряды, отряды в классы и т.д. К. Линней первым поместил человека среди отряда приматов. При этом Линней не утверждал, что человек произошел от обезьяны, он лишь подчеркнул несомненное внешнее сходство. Принцип иерархичности был сведен Линнеем в основном труде его жизни "Системе природы".

116. Современная система органического мира.
1. Многообразие видов на Земле: 1,5-2 млн видов животных, 350-500 тыс. видов растений,
примерно 100 тыс. видов грибов. Систематика - наука о многообразии и классификации
организмов. Карл Линней - основоположник систематики. Принцип бинарной номенклатуры:
двойные латинские названия каждого вида (клевер ползучий, береза бородавчатая, воробей полевой,
капустная белянка и др.).
2. Деление органического мира на два надцар-ства: ядерные (эукариоты) и безъядерные (доядер-ные,
или прокариоты) и четыре царства: Растения, Грибы, Животные, Бактерии и цианобактерии.
3. Бактерии и синезеленые, или цианобактерии - одноклеточные простоорганизованные
безъядерные организмы, автотрофы или гетеротрофы, посредники между неорганической природой
и над-царством ядерных. Бактерии - разрушители органических веществ, их роль в разложении
органических веществ до минеральных. Роль цианобактерии в биосфере - заселение бесплодных
субстратов (камни, скалы и др.) и подготовка их для заселения разнообразными организмами.
4. Грибы - одноклеточные и многоклеточные организмы, обитающие как на суше, так и в воде.
Гетеротрофы. Роль грибов в круговороте веществ в природе, в превращении органических веществ в
минеральные, в почвообразовательных процессах.
5. Растения - одноклеточные и многоклеточные организмы, большинство которых в клетках
содержит пигмент хлорофилл, придающий растению зеленую окраску. Растения - автотрофы,
синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света.
Растения - основа для существования всех других групп организмов, кроме синезеленых и ряда
бактерий, так как растения снабжают их пищей, энергией, кислородом.
6. Животные - царство организмов, активно передвигающихся в пространстве (исключение
составляют некоторые полипы и др.). Гетеротрофы. Роль в круговороте веществ в природе -
потребители органического вещества. Транспортная функция животных в биосфере - переносят
вещество и энергию.
7. Родство, общность происхождения организмов - основа их классификации

117 . Происхождение жизни на Земле.
Природа жизни, её происхождение, разнообразие живых существ и объединяющая их структурная и
функциональная близость занимают одно из центральных мест в биологии. Согласно теории
«стационарного состояния» Вселенная существовала вечно, т.е. всегда. Согласно другим гипотезам
Вселенная могла возникнуть из сгустка нейтронов, в результате «большого взрыва» или родилась в
одной из «чёрных дыр», или даже была создана «творцом, всевышним».

Среди главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть след .:
1. Теория креационизма: жизнь была создана в определённое время сверхъестественным существом.
2. Теория самопроизвольного заражения: жизнь возникла неоднократно из неживого вещества.
3. Теория «стационарного состояния»: жизнь существовала всегда, независимо от нашего сознания.
4. Теория панспермии: жизнь занесена на нашу Планету извне.
5. Теория биохимической эволюции: жизнь возникла в рез-те процессов, подчиняющихся химич. и физич. законам. Более или менее научная.

Ещё Дарвин понял, что жизнь может возникнуть только при отсутствии жизни. Вначале вездесущие
микроорганизмы, распространённые сейчас на Земле «съедали» бы вновь образующиеся
органические вещества, следовательно, появление жизни, в привычных нам земных условиях, не
возможно.
Второе условие, при котором можем зародиться жизнь, отсутствие свободного О2в атмосфере, т.е.
отсутствие условий, когда органические в-ва могут накапливаться не окисляясь. На нашей Планете
они накапливаются только в бескислородных условиях (торф, нефть, каменный уголь).
Это возможно открытие сделали Опарин и Холдейн. Позже они сформировали гипотезу,
рассматривающую возникновение жизни, как результат длительной эволюции углеродных
соединений. Она легла в основу научных представлений о происхождение жизни.
Впервые признаки жизни на ней появились около 3,8 млрд.лет т.н.

В процессе становления жизни можно выделить 4 этапа:
1 этап : Синтез низкомолекулярных органических соединений из газа в первичной атмосфере.
В первичной атмосфере, имевшей вероятно восстановительный характер, под влиянием различных
видов энергии (радиоактивных и ультрофиолет.излучений, электрические разряды, вулканические
процессы, тепло и т.д) из простейших соединений синтезировались молекулы аминокислот, сахаров,
жирных кислот, азотистых оснований и т.д. Этот этап подвержен рядом модельных экспериментов. В
1912г. америк.биол. Ж.Лёб первым получил из смеси газов под действием электрического разряда
лейцин (аминокислота).
2 этап: Полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых к-т.Высокая
концентрация молекул аминокислот, жирных кислот в растворах привела к образованию
биополимеров: примитивных белков и нуклеиновых кислот.
3 этап : Образование фазово-обособленных систем органических в-в, отделённых от внешней среды
мембранами. Этот этап становления жизни часто наз. протоклеткой.Возможно, что возникшие
полимеры объединялись в многомолекулярные комплексы по принципу так назыв. Неспецифической
самосборки. Образующиеся при этом фазово-обособленные системы способны взаимодействовать с
внешней средой по типу открытых систем.
4 этап : Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе
репродуктивным аппаратом, гарантирующим передачу дочерним клеткам всех химических и
метаболических свойств родительских клеток.
Эволюция протобионтов завершилась появлением примитивных организмов, обладающих
генетическим и белоксинтезирующим аппаратом и наследуемым обменом в-в.
Первые живые организмы были гетеротрофами, питавшиеся абиогенными органическими
молекулами.

118 вопроса нет!!!

119. Возникновение и исчезновение биологических структур в филогенезе .

В процессе эволюции закономерным является как возникновение новых структур, так и их исчезновение. В основе лежит принцип дифференциации, проявляющийся на фоне первичной полифункциональности и способности функций изменяться количественно. Любая структура при этом возникает на основе предшествующих структур вне зависимости от того, на каком уровне организации живого осуществляется процесс филогенеза. Так, известно, что около 1 млрд. лет назад исходный белок глобин вслед за дупликацией исходного гена дифференцировался на мио- и гемоглобин - белки, входящие в состав соответственно мышечных и кровяных клеток и дифференцировавшиеся в связи с этим по функциям. Таким же образом новые биологические виды образуются в виде изолированных популяций исходных видов, а новые биогеоценозы - за счет дифференцировки предсуществующих.
Примером возникновения органов служит происхождение матки плацентарных млекопитающих от парных яйцеводов. При удлинении эмбрионального развития млекопитающих возникает необходимость более длительной задержки зародыша в организме матери. Это может осуществляться только в каудальных отделах яйцеводов, полость которых при этом увеличивается, а стенка дифференцируется таким образом, что к ней прикрепляется плацента, обеспечивающая взаимосвязь организма матери и плода. В итоге возник новый орган - матка, обеспечивающий зародышу оптимальные условия внутриутробного развития и повышающий выживаемость соответствующих видов.В возникновении такого более сложного и специализированного органа, как глаз, наблюдаются те же закономерности.
Исчезновение, или редукция, органа в филогенезе может быть связана с тремя разными причинами и имеет различные механизмы. Во-первых, орган, выполнявший ранее важные функции, может оказаться в новых условиях вредным. Против него срабатывает естественный отбор, и орган довольно быстро может полностью исчезнуть. Примеров такого прямого исчезновения органов немного. Так, многие насекомые малых океанических островов бескрылы вследствие постоянной элиминации из их популяций летающих особей ветром. Чаще наблюдается исчезновение органов благодаря их субституции новыми структурами, выполняющими прежние функции с большей интенсивностью. Так исчезают, например, у пресмыкающихся и млекопитающих предпочки и первичные почки, заменяясь функционально вторичными почками. Таким же образом у рыб и земноводных происходит вытеснение хорды позвоночником.
Самый частый путь к исчезновению органов - через постепенное ослабление их функций. Такие ситуации возникают обычно при изменении условий существования. Благодаря этому такой орган зачастую становится вредным и против него начинает действовать естественный отбор.
В медицинской практике широко известно, что рудиментарные органы и у человека характеризуются широкой изменчивостью. Третьи большие коренные зубы, или «зубы мудрости», например, характеризуются не только значительной вариабельностью строения и размеров, но и разными сроками прорезывания, а также особой подверженностью кариесу. Иногда они вообще не прорезываются, а нередко, прорезавшись, в течение ближайших лет полностью разрушаются. То же касается и червеобразного отростка слепой кишки (аппендикса), который в норме может иметь длину от 2 до 20 см и быть расположенным по-разному (за брюшиной, на длинной брыжейке, позади слепой кишки и т.д.).Кроме того, воспаление аппендикса (аппендицит) встречается значительно чаще, чем воспалительные процессы в других отделах кишечника.
Недоразвившиеся органы носят название рудиментарных или рудиментов. К рудиментам у человека относят, во-первых, структуры, потерявшие свои функции в постнатальном онтогенезе, но сохраняющиеся и после рождения (волосяной покров, мышцы ушной раковины, копчик, аппендикс как пищеварительный орган), и, во-вторых, органы, сохраняющиеся только в эмбриональном периоде онтогенеза (хорда, хрящевые жаберные дуги, правая дуга аорты, шейные ребра и др.).

биогенетический закон

обобщение, согласно которому индивидуальное развитие особи (онтогенез) является как бы кратким повторением (рекапитуляцией) важнейших этапов эволюции (филогенеза) группы, к которой эта особь относится. Установлен Ф. Мюллером (1864) и сформулирован Э. Геккелем (1866).

Биогенетический закон

закономерность в живой природе, сформулированная немецким учёным Э. Геккелем (1866) и состоящая в том, что индивидуальное развитие особи (онтогенез) является коротким и быстрым повторением (рекапитуляцией) важнейших этапов эволюции вида (филогенеза). Факты, свидетельствующие о рекапитуляции (например, закладка у зародышей наземных позвоночных жаберных щелей), были известны ещё до появления эволюционного учения Ч. Дарвина. Однако лишь Дарвин дал (1859) этим фактам последовательное естественно-историческое объяснение, установив, что стадии развития зародышей воспроизводят древние предковые формы. Он рассматривал рекапитуляцию как фундаментальную закономерность эволюции органического мира. Теория естественного отбора позволила Дарвину объяснить противоречивое сочетание целесообразности строения организмов с рекапитуляцией признаков далёких предков. Немецкий эмбриолог Ф. Мюллер в 1864 подкрепил принцип рекапитуляции данными из истории развития ракообразных. Двумя годами позже Геккель придал принципу рекапитуляции форму Б. з., схематизировав при этом дарвиновские представления. Б. з. сыграл важную роль в биологии, стимулировал эволюционные исследования в эмбриологии, сравнительной анатомии и палеонтологии.

Вокруг Б. з. развернулась продолжительная и острая дискуссия. Противники Б. з. пытались истолковать Б. з. в духе механицизма, витализма или безоговорочно его отвергали. Отстаивая Б. з., дарвинисты стремились углубить его содержание и освободить от схематичности. Они критиковали представления Геккеля, ошибочно разделявшего явления эмбрионального развития на 2 неравноценные группы: палингенезы , отражающие историю вида, и ценогенезы, возникшие в качестве приспособления зародышей к условиям среды и затемняющие, «фальсифицирующие», палингенезы. Несостоятельным оказалось и первоначальное представление Геккеля о прямом порядке воспроизведения в развитии особи этапов истории вида. Было показано (в т. ч. и самим Геккелем), что гетерохронии, гетеротопии, эмбриональные приспособления, редукция и другие процессы глубоко изменяют течение онтогенеза, исключая возможность прямой рекапитуляции признаков предков. Новое освещение Б. з. получил в теории филэмбриогенеза русского биолога А. Н. Северцова. Явление рекапитуляции Северцов рассматривает под углом зрения закономерностей эволюции онтогенеза. Б. з. расценивается им как следствие эволюции, осуществляющейся путём надставки (анаболии) конечных стадий онтогенеза; ценогенезы же являются закономерным путём эволюции вида и имеют палингенетическую природу. Вопреки мнению, будто Б. з. неприложим к растениям, ряд ботаников приводил примеры рекапитуляции у растений. Обстоятельный анализ Б. з. с ботанической точки зрения был проведён советским учёным Б. М. Козо-Полянским (1937); им предложена формулировка закона рекапитуляции с учётом своеобразия онтогенеза и индивидуальности растений. Дальнейший прогресс представлений о рекапитуляции, подтвердивший ограниченность геккелевской трактовки Б. з., связан с успехами эволюционной морфологии, экспериментальной эмбриологии и генетики, которые обобщены в учении И. И. Шмальгаузена об организме как целом в индивидуальном и историческом развитии.

Лит.: Дарвин Ч., Происхождение видов..., Соч., т. 3, М., 1939; Мюллер Ф. и Геккель Э., Основной биогенетический закон, М.≈ Л., 1940; Козо-Полянский Б. М., Основной биогенетический закон с ботанической точки зрения, Воронеж, 1937; Северцов А. Н., Морфологические закономерности эволюции, М.≈Л., 1939; Шмальгаузен И. И., Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии, М.≈Л., 1942; Мирзоян Э. Н., Индивидуальное развитие и эволюция, М., 1963.

Э. Н. Мирзоян.

Б. з. в психологии. В связи с внедрением в психологию идей эволюционной биологии в конце 19 ≈ начале 20 вв. были предприняты попытки использовать Б. з. для объяснения механизма смены стадий в развитии психических функций и форм поведения у животных и человека. Психологи, стоявшие на этой точке зрения ≈ С. Холл, Дж. Болдуин (США), П. П. Блонский (СССР) и др., ≈ утверждали, что имеется соответствие между эволюцией всего живого, в частности историческим развитием общества, и индивидуальным развитием ребёнка (например, соответствие между поведением первобытного человека и дошкольника, поведением человека античной эпохи и младшего школьника и т.д.). Такой подход явился одной из основ педологии. Научный анализ развития детей вскрыл ошибочность этой гипотезы и показал, что ребёнок усваивает опыт человечества не на основе Б. з., а под воздействием обучения и воспитания.

М. Г. Ярошевский.

Википедия

Биогенетический закон

по Геккелю. Рисунок из книги Ремане (1892), воспроизводящий исходную иллюстрацию Геккеля

Биогенетический закон сыграл заметную роль в истории развития науки, однако в настоящее время не признается современной биологической наукой.

Многие сталкивались с таким понятием, как биогенетические законы развития, но мало кто может объяснить их смысл. Сейчас этот термин употребляется редко из-за критики современных ученых. В чем суть биогенетического закона? Кратко это понятие можно описать так: каждый живой организм в своем развитии проходит в определенной степени те же этапы, что и его предки.

Исторические сведения

Впервые биогенетический закон сформулирован Чарлзом Дарвином в его известном труде «Происхождение видов», изданном в 1859 году. Однако его формулировка была довольно туманной. Более четкое определение понятию биогенетический закон развития дал Эрнст Геккель - знаменитый немецкий ученый, который ввел в обращение такие термины, как онтогенез, экология, филогенез и некоторые другие, а также знаменитый своей теорией о происхождении многоклеточных организмов.

Формулировка Геккеля гласила, что онтогенез организма является повторением филогенеза, то есть исторического развития организмов того же вида. Биогенетический закон долгое время называли «законом Геккеля», как дань уважения блестящему ученому.

Независимо от Геккеля собственное определение биогенетического закона сформулировал другой немецкий естествоиспытатель Фриц Мюллер в 1864 году.

Связь с эволюционной теорией

Модифицированное определение биогенетического закона, согласно которой один вид может приобрести признаки вида, существовавшего ранее, подтверждает эволюционную теорию. Из-за сокращения этапов онтогенеза и архаллаксисов организм приобретает некоторые черты, свойственные его давним предкам, однако приобрести все свойственные им признаки он не может. Это подтверждает второй закон термодинамики для живых организмов (невозможность самопроизвольного уменьшения энтропии в открытой системе) и закон необратимости эволюционных процессов (восстановление утраченных в ходе эволюционного процесса признаков невозможно).

Критика

Биогенетический закон в том виде, в котором его сформулировал Эрнст Геккель, подвергся жесткой критике со стороны исследователей. Большинство ученых сочли доводы коллеги недоказуемыми. Еще в конце 19-го века, когда исследователи захотели узнать, в чем суть биогенетического закона, они обнаружили некоторые противоречия и несоответствия истине. Из наблюдений и экспериментов стало ясно, что онтогенез не полностью, а только отчасти повторяет этапы филогенеза. Примером этого является явление неотении - сокращение онтогенеза и выпадение его отдельных стадий. Неотения характерна для личинок амбистом - аксолотлей, которые из-за индивидуальных гормональных особенностей достигают половой зрелости на стадии личинки.

Понятие, обратное неотении, - анаболия, - определяется как удлинение онтогенеза, появление дополнительных стадий в развитии организма. При такой форме онтогенеза зародыш действительно проходит те же стадии развития, что и его взрослые предки. Однако при анаболии не исключена возможность того, что на поздней стадии развития онтогенез не пойдет другим путем и организм не приобретет определенные отличия от взрослых особей его же вида. То есть, полное повторение всех этапов развития предков того же вида невозможно, так как онтогенез организма происходит под влиянием различных факторов (воздействие окружающей среды, спонтанные мутации в геноме), а не только за счет реализации генетического материала.

Российский биолог А. Северцов ввел термин архаллаксис - такое изменение онтогенеза, при котором самые ранние стадии развития организма отличаются от филогенеза его предков. Очевидно, что рекапитуляция (повторение) признаков, свойственных взрослым особям этого же вида, невозможно, и организм приобретает новые, ранее не свойственные его виду признаки.

Итог

Из ряда научных исследований стало ясно, что сформулированный Геккелем биогенетический закон имеет множество исключений и противоречий. Ученый был уверен в том, что онтогенез полностью повторяет филогенез. В этом была его ошибка. На самом деле филогенез сформирован из ряда онтогенезов представителей определенного вида, а не наоборот. Сейчас термин "биогенетический закон" не применяется в научной литературе.