Аналогичные органы - это органы, разные по происхождению, имеющие внешнее сходство и выполняющие сходные функции. Аналогичными есть жабры речного рака, головастика и жабры личинок стрекоз. Спинной плавник касатки (китообразные млекопитающие) аналогичен спинному плавнику акулы. Аналогичны бивни слона (разросшиеся резцы) и бивни моржа (гипертрофированные клыки), крылья насекомых и птиц, колючки кактусов (видоизмененные листья) и колючки барбариса (видоизмененные побеги), а также шипы шиповника (выросты кожицы).
Аналогичные органы возникают у далеких организмов вследствие приспособлений их к одинаковым условиям среды или выполнения органами одинаковой функции
Гомологичные органы - органы, сходные по происхождению, строению, расположению в организме. Конечности всех наземных позвоночных гомологичны, потому что они отвечают критериям гомологичности: имеют общий план строения, занимают сходное положение среди других органов, развиваются в онтогенезе из сходных эмбриональных зачатков. Гомологичны ногти, когти, копыта. Ядовитые железы змей гомологичны слюнным железам. Молочные железы - гомологи потовых желез. Усики гороха, иглы кактуса, иглы барбариса - гомологи, все они - видоизменение листьев.
Сходство в плане строения гомологичных органов есть следствие общности происхождения. Существование гомологичных структур есть следствие существования гомологичных генов. Различия возникают вследствие изменения функционирования этих генов под действием эволюционных факторов, а также вследствие ретардаций, акце-лераций и других изменений эмбриогенеза, ведущих к дивергенции форм и функций.
Рудименты - это третье веко у человека, аппендикс (червеобразный отросток слепой кишки), ушные мышцы, копчик - все это рудименты. У человека насчитывается около сотни рудиментов. У безногой ящерицы - веретеницы - есть рудиментарный плечевой пояс конечностей. У китов есть рудимент тазового пояса. Наличие рудиментов объясняется тем, что эти органы у далеких предков были нормально развиты, но в процессе эволюции потеряли свое значение и сохранились в виде остатков.
У растений тоже бывают рудименты. На корневищах (видоизмененных побегах) пырея, ландыша, папоротника есть чешуйки. Это рудименты листьев. В краевых соцветиях сложноцветных (нивяника, астр, подсолнечника) под лупой видны недоразвитые тычинки.
Рудименты - важные доказательства исторического развития органического мира. Рудименты тазовых костей у китов и дельфинов подтверждают предположение о происхождении их от наземных четвероногих предков с развитыми задними конечностями. Рудиментарные задние конечности веретеницы и питона указывают на происхождение этих рептилий (так же, как и всех змей) от предков, имевших конечности.
Атавизмы. У человека атавизмами есть хвост, волосяной покров на всем лице, многососковость. На вымени у некоторых коров появляется третья пара сосков. Это указывает на то, что крупный рогатый скот произошел от животных, имевших более четырех сосков. У мух дрозофил - гомозигот по мутации тетраптера - вместо жужжалец развиваются нормальные крылья. Это не возникновение нового признака, а возврат к старому Антенна у дрозофилы иногда превращается в членистую ножку. У лошади может быть трехпалость, как у меригиппуса.
В этой небольшой заметке, характеризующей появление у живых организмов в процессе эволюции так называемых гомологичных и аналогичных органов, хотелось бы напомнить вам о двух основных типах эволюционных изменений, которые были подробно описаны еще .
Как репетитору ЕГЭ по биологии, мне кажется важным помнить о каких именно типах эволюционных преобразований идет речь?
Это дивергентный и конвергентный типы преобразований организмов, приводящие к формированию надвидовых (макроэволюция) систематических единиц.
Дивергенция — это тип эволюционных изменений, основанный на постепенном расхождении тех или иных признаков организмов. Дивергенцией объясняется появление гомологичных органов, имеющих общее происхождение, но выполняющих, как правило, различные функции (пишу «как правило», потому что функции у гомологов могут быть как различные , так и сходные ).
Конвергенция — приобретение сходных признаков у не родственных организмов. Конвергенцией объясняется появление аналогичных органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции.
Почему приходится заострять на этом ваше внимание
Да все просто. Поскольку базовых понятий два (дивергенция и конвергенция), объясняющих появление в эволюции двух типов органов (гомологичных и аналогичных), то с вероятностью 50% они запоминаются неправильно.
Возможно, табличка из пособия Т.Л.Богдановой поможет кому-то не путать функции и пути образования гомологичных и аналогичных органов в процессе макроэволюции. Но привожу эту табличку без изменений: именно в таком виде она объясняет почему у учащихся возникает так много путаницы при ответах на многочисленные тестовые задания по выявлению гомологичных и аналогичных органов.
Что неверного в этой таьблице? Первый и третий отличительные признаки «Происхождение» и «Путь образования» действительно подходят для сравнительной характеристики гомологичных и аналогичных органов.
А признак «Функция» является действительным всегда лишь для характеристики аналогичных органов, потому что гомологичными могут быть не только органы, выполняющие различные функции (как написано в таблице), но и сходные .
Например, ноги лошади и ноги человека — явно гомологичные органы, так как имеют общее происхождение, но и функция то у них тоже сходная .
Какой вывод следует сделать
Как репетитор ЕГЭ по биологии, могу посоветовать всегда стараться выделять что-то главное, а что-то второстепенное.
Ничего не запоминайте чисто механически, а выстраивайте в своей голове четкую логическую цепочку из приведенных фактов и следствий. Только тогда можно судить о том, что новый материал не просто запомнился, а именно усвоился.
Ниже приводятся 52 примера заданий из тестовых вариантов ЕГЭ на определение гомологичных и аналогичных органов, присланные мне преподавателем Владимиром Анатольевичем. Решил разместить их в этой статье. Все приводимые здесь примеры гомологичных органов — результат дивергентной эволюции, а примеры аналогичных органов — результат конвергенции.
Примеры заданий на гомологичные органы
- Крылья совы и крылья летучей мыши
- Ласты дельфина и ласты-крылья пингвина
- Конечности крота и конечности лошади
- Ласты китообразных и ластоногих
- Когти барсука и ногти обезьяны
- Киль летучей мыши и киль птицы
- Задние конечности кенгуру и задние конечности тушканчика
- Окраска крыльев бабочки павлиний глаз и бабочки крапивницы
- Ласты ихтиозавра и рука человека
- Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы
- Лепестки розы и листья капусты
- Листья паслена и усы гороха
- Видоизмененные листья: лепестки розы, усы гороха, иголки кактуса.
- Шишки ели и стробила хвоща
- Перистосложный лист гороха и прилистники-кувшинчики непентес
- Стеблевые чешуи хвоща и колючки барбариса
- Тычинки цветка мака и почечные чешуи
- Бутон цветка и почка
- Конечности позвоночных
- Гомологи передней конечности шимпанзе: 1) рука человека 2) крыло птицы 3) ласт кита
- Колючки кактуса и усики гороха
- Ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука
- Корневище ландыша клубни картофеля
- Китовый ус и усы сома
- Чешуя змеи и перо птицы
- Ноги бабочки и ноги жука
- Когти кошки и ногти обезьяны
- Нос обезьяны и хобот слона
- Предплечье лягушки и курицы
- Волосы человека и шерсть собаки
Примеры заданий на аналогичные органы
- Конечности позвоночных животных и насекомых
- Крылья птиц и насекомых
- Глаза головоногих моллюсков и глаза позвоночных животных
- Роговые чешуи ящерицы и панцирь черепахи – аналоги
- Форма тела акулы и дельфина
- Передние конечности насекомого медведки и крота
- )Шипы розы и иголки кактуса
- Зубы кошки и зубы акулы
- Листья и шипы
- Семена растений и споры мхов
- Усики клубники и воздушные корни
- Жабры рака и рыбы
- Роющие конечности крота и медведки
- Аналогами передней конечности шимпанзе являются: 1) хобот слона, 2) клешня рака, 3) щупальца осьминога, 4) ногощупальца скорпиона
- Колючки барбариса и колючки боярышника
- Хорда ланцетника и позвоночник человека
- Панцирь черепахи и раковина улитки
- Легкие амфибии и легкие пауков
- Усы рака и усы сома
- Глаза осьминога и собаки
- Крылья летучей мыши и стрекозы
- Плавник кита и хвостовой плавник рака
Считаю совершенно неправильным, когда в тесты КИМов ЕГЭ помещают задания на определение гомологов или аналогов, по которым в разных учебниках
Гипотеза становится теорией, когда есть доказательства. И у эволюционной теории таких доказательств много.
Интерпретация этих фактов - совсем другое дело, здесь ученым предстоит еще очень много поработать….
Самые первые доказательства, с которыми столкнулись ученые - палеонтологические.
Палеонтология занимается останками - костями, отпечатками и т.д.
Откуда мы знаем, что раньше млекопитающих не было и миллионы лет назад по планете бродили динозавры? По найденным костям, реже - по целым скелетам.
А как человечество узнало о древних беспозвоночных или о растениях того периода? По отпечаткам, фрагментам тканей, окаменелостям и т.д.
Морфологические доказательства эволюции
Во-первых, это гомологичные и аналогичные органы.
Гомологичные органы - имеют общее происхождение.
Аналогичные - различное, но внешне похожи.
Прежде, чем мы разберем критерии этих органов и примеры, давайте рассмотрим два пути, по которым шла эволюция.
Путь №1 - дивергенция
.
В переводе это слово означает “расхождение”, “отклонение”.
Представим, что когда-то существовал один вид какого-то животного. Затем какая-то группа особей этого вида решила освоить новую территорию. На этой территории были новые условия и под их воздействием вид менялся, эволюционировал, приобретал новые признаки. В результате, его органы немного видоизменились.
Так появились гомологичные органы.
Путь №2 - конвергенция
В переводе - “сближение”,” объединение”.
Представим, что существуют два разных типа животных. Но условия обитания у них одинаковые (например, водная или воздушная среда). Соответственно, они развиваются, эволюционируют, вырабатывают
приспособления к данной среде обитания. Эти приспособления (органы) будут очень схожи, но происхождение у них все же будет разное.
Мы получаем аналогичные органы.
| Признак | Гомологи | Аналоги |
| Происхождение | Общее | Различное |
| Функции | Могут быть различными | Общие |
| Эволюционный путь | Дивергенция | Конвергенция |
| Примеры: | Конечности оленя, кита, летучей мыши
Видоизменения листьев у растений |
крылья птиц и крылья членистоногих,
у растений - колючки на стебле и колючки - листья |
Во-вторых, это атавизмы и рудименты.
Информации об этом есть очень много, здесь мы разберем суть их отличий:
|
Характеристики |
Атавизмы |
Рудименты |
| Функции | нет, являются лишними, не считаются нормой для большинства ныне живущих | некоторые могут выполнять какие-то функции, другие не используются, есть у всех представителей вида. |
| Эволюционно | были развиты и функционировали у очень дальних предков, сохранились в ДНК и изредка проявляются в настоящее время | были развиты и функционировали как у предков, так и у ближайших сородичей |
| Примеры | у человека: хвост,
у животных: дополнительные пальцы на ноге лошади |
у человека: ушные мышцы, зубы мудрости
у животных: тазовые кости кита |
Эмбриологические доказательства
Если посмотреть на развитие зародышей некоторых млекопитающих, то на ранних стадиях видны сходства, которые просто удивляют. Изучение этих сходств позволило ученым сделать определенные выводы.
Одним из таких ученых был немецкий ученый Карл Бэр.
Ирония ситуации в том, что сам ученый отвергал теорию Дарвина, однако теперь его труды используются для доказательства эволюционной теории:)
“ на ранних этапах развития обнаруживается поразительное сходство в строении зародышей животных, относящихся к разным классам (при этом эмбрион высшей формы похож не на взрослую животную форму, а на её эмбрион...” К.Бэр
Позже этот вывод был переформулирован Эрнстом Геккелем:
Онтогенез (индивидуальное развитие) живого организма повторяет его филогенетическое (историческое) развитие.
Биогеографические доказательства
Географическое распространение животных и растений соответствует их эволюционной истории.
Например, видовой состав многих островов определялся географической изоляцией.
В Австралии, например, можно встретить животных, которых нет на континенте - эндемики.
Есть даже палеоэндемики - “живые ископаемые” - в других местах они вымерли, но изолированных местах остались.
Биохимические доказательства эволюции
Молекула ДНК хранит в себе информацию о филогенезе организма; в ней зафиксирована как наследственность, так и изменчивость.
общий химический (органический и неорганический) состав,
генетический код является общим для всего живого: и для прокариотов - бактерий, и для эукариотических организмов.
процесс гликолиза - одинаковый для всех эукариотических систем и молекула АТФ - общий “поставщик энергии” для всего живого
С помощью сравнительной анатомии доказывают родство организмов, сравнивая строение беспозвоночных и ископаемые остатки.
Сравнительно-анатомические исследования обнаруживают черты сходства передних конечностей у некоторых позвоночных животных, хотя выполняющие функции их различны (рис. 28). Приведем в качестве примера плавники кита, передние конечности крота и крокодила, крылья птиц и летучей мыши, руки человека. В зависимости от функции некоторые кости конечностей атрофируются или срастаются. Несмотря на некоторые отличия в размерах, сходные признаки показывают их родство.
Рис. 28. Эволюция передних конечностей наземных позвоночных
Органы, соответствующие друг другу по строению и происхождению независимо от выполняемых ими функций, называются гомологичными.
Рассмотрим гомологичные органы животных на примере крыльев летучей мыши и передних конечностей крота.
Как вы знаете из курса зоологии, крылья летучей мыши приспособлены для полета, а передние конечности крота - для копания земли. Но, несмотря на различные функции, в строении их костей много общего. Конечности крота и летучей мыши состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья, запястья, пясти, фаланг пальцев. Отличие только в том, что кости запястья у летучей мыши слаборазвиты, у крота фаланги пальцев короткие. Несмотря на эти небольшие различия, у них сохраняется общее сходство костей.
Гомологичные органы растений. К гомологии листа относятся колючки барбариса, кактуса, шиповника и усики гороха. Так, колючки барбариса и шиповника, легко отделяющиеся от коры веток, - это видоизмененные листья, защищающие их от поедания животными. Кактусы из-за обитания в условиях засушливости имеют видоизмененные листья-колючки, которые способны экономно расходовать влагу. Усики гороха цепляются за растения, чтобы поднять на свет свои слабые стебли. Несмотря на внешние отличия - колючки, усики, растения имеют общее происхождение.
К гомологии стебля относятся корневища ландыша, касатика, пырея. Клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника - это видоизмененный стебель. Хотя в зависимости от функции они видоизменены, их общий предок - побег.
Аналогичные органы. Внешне очень сложно определить общность происхождения сходных органов. Например, крылья бабочки и птицы служат для полета. Но крылья бабочки - особое образование на спинной стороне груди, а крылья птицы - измененные передние конечности. Внешние сходства связаны с приспособлениями к среде, но родства не имеют.
Органы, выполняющие однородные функции, но не имеющие сходного плана строения и происхождения, называются аналогичными .
Например, конечности крота и медведки (рис. 29) хотя выполняют сходные функции, но их строение и происхождение различны.
Рис. 29. Аналогичные (конечности крота и медведки) органы
Сравнительная анатомия устанавливает родство отдаленных друг от друга видов. Например, зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы. В древности зубы позвоночных животных появились из чешуй, перешедших в ротовую полость. Также слуховая косточка-молоточек млекопитающих входила в состав нижней челюсти костных рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц. Особенности строения костей верхних и нижних конечностей и скелет рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих одинаковы. Это является доказательством единства происхождения всех позвоночных животных.
Промежуточная форма. Между крупными систематическими группами существуют промежуточные формы, свидетельствующие о единстве органического мира. Например, размножение низших яйцекладущих млекопитающих (ехидны и утконоса), наличие клоаки доказывают их сходство с пресмыкающимися.
Сравнительно-анатомические доказательства. Гомологичные органы. Аналогичные органы.
1. Гомологичные органы с общим происхождением и строением развиваются из сходных зачатков.
2. Аналогичные органы выполняют сходные функции, но имеют различное происхождение.
1. В каких случаях проводится сравнительная анатомия?
2. Приведите примеры гомологичных органов у животных.
1. Назовите гомологичные органы растений.
2. В чем различие между аналогичными и гомологичными органами?
1. Приведите примеры аналогичных органов.
2. Дайте определение аналогичных и гомологичных органов.
Лабораторная работа № 4
Примеры сравнительно-анатомических доказательств эволюции
Приборы и оборудование: гербарии гороха, барбариса, шиповника, верблюжьей колючки, малины, клубень картофеля, кактус, корневище ландыша (можно взять касатик), лук; рисунки таракана, кузнечика, водомер (если есть коллекции), рисунок бабочки, чучело птицы, рисунок летучей мыши; влажные препараты речного рака, рыбы, лягушки, ящерицы.
1. Знакомство с гомологичными органами растений.
2. Гомологичные органы животных.
3. Аналогичные органы растений.
4. Аналогичные органы животных.
5. В конце работы заполните таблицу.
«Основы охраны природы» - Разрывы ареалов деревьев разных видов. Оценка потенций и позиций экосистем. Способы решения задач охраны природы. Обзор состояния дел в области охраны природы. Благоприятные последствия заповедного режима. Стратегия. Потенции и позиции экосистем. Последствия средопреобразующих воздействий человека на лесной пояс.
«Охрана окружающей среды от загрязнений» - Химия и охрана окружающей среды. Охрана земельных ресурсов. Однако химическое загрязнение чревато и косвенными эффектами. Охрана атмосферы от химического загрязнения. Атмосфера служит экраном, защищающим жизнь на Земле от губительных воздействий из космоса. Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:
«Охрана природы» - Природа нуждается в охране. Россия участвует в международном сотрудничестве по охране природы. Охрана окружающей среды требует объединения усилий всех стран. Закон на страже природы. Государство устанавливает четкие правила, выполнение которых защищает природу. Что может сделать гражданин для защиты природы.
«Экология природы» - Основной вопрос: Зачем нужно защищать природу? Этапы: Дидактические цели: Методические цели: Учебные предметы: немецкий язык, экология, регионоведение. Вопрос учебной темы: В каком состоянии наша природа? Темы самостоятельных исследований. Участники: 11 класс школы № 45. Тема учебного проекта: Защита или загрязнение окружающей среды.
«Охрана окружающей среды» - Развитие монологической речи. Загрязнение окружающей среды. Цель. Развивающая задача. Обучающая задача. Воспитание любви к природе. Задачи. Воспитательная задача. Парниковый эффект. Защита окружающей среды. Исчезающие животные. Изучение проблемы защиты окружающей среды. Закрепление PAST PERFECT TENSE.
«Охрана леса» - Человек немыслим вне природы. Биологические методы борьбы с вредителями дешевы, безвредны и наиболее эффективны. Лесовозобновление. Массовые вспышки численности вредителей охватывают обширные территории. Значения лесов. Часть древесины теряется при лесоповале. Среди мер по охране лесов важное значение имеет борьба с пожарами.
Всего в теме 15 презентаций
