Биологический прогресс на примере паразитических ленточных червей

Обновлено: 19.04.2024

Прогресс и регресс в эволюции. Как вы уже знаете, возникновение надвидовых систематических групп (родов, семейств и т. д.) в ходе исторического развития живой природы называют макроэволюцией. *Этот процесс протекает на основе микроэволюции под действием тех же предпосылок и движущих сил.*

Анализ макроэволюционных процессов показывает, что развитие органического мира происходило от низших форм жизни к высшим, т. е. от примитивных организмов к сложноорганизованным. Однако в современном мире наряду с организмами, имеющими высокий уровень организации, такими как млекопитающие, птицы, цветковые растения и др., широко распространены и сравнительно просто устроенные, например, бактерии и протисты. В то же время многие группы довольно высокоорганизованных организмов (зверозубые ящеры, динозавры, семенные папоротники, риниофиты и т. д.) исчезли с лица Земли. Это дает основание выделить два основных направления эволюционного процесса — биологический прогресс и биологический регресс. *Учение о главных направлениях эволюции и путях достижения биологического прогресса разработал русский биолог А. Н. Северцов в 20-х гг. прошлого столетия. В дальнейшем оно было развито и дополнено другими исследователями.*

Биологический прогресс — направление эволюции, которое сопровождается повышением приспособленности организмов той или иной группы к условиям окружающей среды. Результатом этого является увеличение численности особей видов, входящих в состав данной систематической группы, их расселение в новые местообитания, что ведет к расширению ареалов и способствует видообразованию. Со временем на основе образовавшихся видов возникают новые роды, семейства и т. д. Таким образом, биологический прогресс является следствием эволюционного успеха определенных групп организмов и ведет эти группы к процветанию.

Биологический регресс , наоборот, характеризуется снижением приспособленности организмов определенной систематической группы к среде обитания. Он проявляется в уменьшении численности особей, сокращении ареалов и даже полном исчезновении видов. Снижение биологического разнообразия в пределах той или иной систематической группы, которое наблюдается при биологическом регрессе, нередко становится причиной вымирания данной группы организмов.

Важно отметить, что в современном мире биологический прогресс или регресс определяется не только способностью организмов адаптироваться к изменению абиотических и биотических факторов, но и антропогенным воздействием. Деятельность человека, связанная как с прямым истреблением организмов, так и с нарушением среды их обитания, стала причиной вымирания целого ряда видов. Многие виды, существующие в наше время, стали редкими или находятся под угрозой исчезновения. Вместе с тем человек является мощным фактором, обусловливающим биологический прогресс домашних животных, культурных растений и в то же время сорных растений, вредителей сельского хозяйства и др.

Следует отличать биологический прогресс и регресс от морфофизиологического прогресса и регресса. Морфофизиологический прогресс — это повышение уровня организации живых организмов в ходе эволюции, т. е. принципиальное усложнение их строения и процессов жизнедеятельности. Под морфофизиологическим регрессом понимают упрощение организации живых организмов. Такое явление наблюдается, главным образом, при их переходе к малоподвижному или сидячему (у животных) либо паразитическому образу жизни. Морфофизиологический прогресс не всегда ведет к биологическому: многие сложноорганизованные организмы в ходе эволюции вымерли или сейчас находятся на грани исчезновения. Нельзя говорить и о том, что морфофизиологический регресс связан с биологическим регрессом. Наоборот, многие виды и более крупные систематические группы, которые в ходе эволюции подверглись упрощению организации, на сегодняшний день являются процветающими .

Пути достижения биологического прогресса. В процессе эволюции биологический прогресс может достигаться тремя основными путями. Это арогенез, аллогенез и катагенез. Каждый из них обусловлен возникновением у живых организмов определенных адаптаций.

Арогенез — путь достижения биологического прогресса, связанный с формированием крупных, принципиально новых приспособлений, существенно повышающих уровень организации живых организмов. Иными словами, это путь эволюционного развития, при котором биологический прогресс достигается за счет морфофизиологического прогресса. Арогенез приводит к появлению крупных систематических групп — царств, отделов (типов), классов.

Адаптации , обусловливающие арогенез той или иной систематической группы, называются ароморфозами. *Формирование ароморфозов — очень длительный процесс.* Они не являются приспособлениями к каким-либо конкретным факторам среды, а носят универсальный характер. Ароморфозы предоставляют живым организмам возможность использования разнообразных условий окружающей среды и в ряде случаев позволяют освоить новую для них среду жизни. Некоторые примеры арогенеза и соответствующих ароморфозов приведены в таблице 49.1.

Таблица 49.1. Примеры арогенеза и ароморфозов

Примеры арогенеза

Соответствующие ароморфозы

Возникновение плоских червей

Развитие третьего зародышевого листка (мезодермы); двусторонняя симметрия тела; формирование нервных узлов (ганглиев); наличие кожно-мускульного мешка и систем органов (пищеварительной, выделительной, половых) и др.

Развитая кора больших полушарий; четырехкамерное сердце *(полное разделение артериального и венозного кровотоков)*; теплокровность; альвеолярные легкие; выкармливание детенышей молоком; дифференцированные зубы и др.

Возникновение покрытосеменных растений

Наличие цветка и плода; двойное оплодотворение; наличие сосудов в проводящей ткани и др.

Аллогенез — это путь эволюционного развития, при котором организмы приобретают частные адаптации, не изменяющие их общий уровень организации. Такие адаптации называются алломорфозами *или идиоадаптациями* (рис. 49.1). В отличие от ароморфозов, связанных с глобальной перестройкой структуры и функционирования организма, алломорфозы представляют собой мелкие эволюционные изменения (табл. 49.2). Благодаря им живые организмы приспосабливаются к конкретным внешним условиям, занимая в своей среде обитания разнообразные экологические ниши. Путем аллогенеза в составе крупных систематических групп возникают более мелкие — новые виды, роды, семейства, порядки (отряды).

Таблица 49.2. Примеры аллогенеза и алломорфозов

Примеры аллогенеза

Соответствующие алломорфозы * (идиоадаптации) *

Возникновение различных видов, родов, семейств и отрядов насекомых

Различная форма и степень развития крыльев; разные типы ходильных ног и ротовых аппаратов; различные варианты покровительственной и предупреждающей окраски и др.

Возникновение различных видов, родов, семейств и отрядов птиц

Различные типы клюва; разная степень развития шеи, ног и крыльев, разнообразная окраска оперения; разные формы брачного поведения и др.

Возникновение различных видов, родов и семейств покрытосеменных растений

Различная форма, окраска и строение цветков; разные типы соцветий; листья различной формы и размеров; разнообразные приспособления для распространения плодов и семян и др.

Катагенез представляет собой путь эволюции, при котором биологический прогресс организмов достигается за счет упрощения их организации (морфофизиологического регресса). *А. Н. Северцов назвал этот путь достижения биологического прогресса общей дегенерацией.* Как уже отмечалось, снижение уровня организации характерно, прежде всего, для паразитических форм, малоподвижных или сидячих животных, т. е. для организмов, которые в ходе эволюции приспосабливались к более простому, по сравнению с предками, образу жизни, к более постоянным условиям среды. В таких условиях некоторые органы и функции организма, которые были необходимы предкам, утрачивают свое первоначальное биологическое значение и подвергаются редукции вплоть до полного исчезновения. Так, у сидячих форм редуцируются органы передвижения, у паразитических животных — органы чувств, упрощается строение и функционирование основных систем организма (за исключением половых), у растений-паразитов подвергаются редукции листья и др. Такие адаптации, связанные с упрощением строения и процессов жизнедеятельности организмов, называются катаморфозами (табл. 49.3). Несмотря на упрощение своей организации, организмы, идущие по пути катагенеза, становятся более приспособленными к условиям среды обитания, что и обусловливает их биологический прогресс.

Таблица 49.3. Примеры катагенеза и катаморфозов

Примеры катагенеза

Соответствующие катаморфозы

Переход двустворчатых моллюсков к малоподвижному донному образу жизни

Утрата головного отдела тела и некоторых ганглиев; упрощение строения пищеварительной системы, органов чувств и др.

Переход ряда червей к паразитизму

Упрощение строения мускулатуры, нервной и выделительной систем; редукция органов чувств; утрата пищеварительной системы (у ленточных червей) и др.

Переход некоторых растений к паразитизму

Редукция вегетативных органов (листьев, корней) и др.

*В процессе эволюции определенные пути достижения биологического прогресса могут чередоваться или сочетаться. Так, путем арогенеза возникают новые, более высокоорганизованные группы организмов. Далее следует период аллогенеза, иногда и катагенеза, что ведет к возрастанию разнообразия в пределах этих групп и позволяет организмам освоить различные экологические ниши (рис. 49.2). Катагенез сочетается с формированием у организмов частных адаптаций, т. е. с аллогенезом. Например, у ленточных червей и сосальщиков в ходе эволюции одновременно со снижением общего уровня организации развивались защитные покровы тела и различные органы прикрепления (присоски, крючья и др.), совершенствовались половые системы и циклы развития. У многих растений-паразитов и полупаразитов корни видоизменились в присоски, у двустворчатых моллюсков сформировались сифоны, развились мускулы-замыкатели раковины и т. д.*

Способы осуществления эволюционного процесса. О сновным способом осуществления эволюционного процесса является дивергенция. Вспомним, что так называют процесс эволюционного расхождения признаков у родственных организмов, обитающих в различных условиях. Еще Ч. Дарвин указывал на важное значение дивергенции для образования новых видов. Согласно СТЭ дивергенция осуществляется при наличии изоляции благодаря естественному отбору, действующему на изолированные группы организмов в разных направлениях. В ходе дивергенции определенные органы и структуры тела родственных организмов, имеющие единое происхождение и общий принцип строения, могут видоизменяться для выполнения различных функций. Следовательно, дивергенция приводит к формированию гомологичных органов.

В результате дивергенции родственные организмы приобретают определенные различия, обусловленные адаптацией к разным условиям среды. В то же время дивергирующие формы сохраняют и черты сходства, что объясняется их эволюционным родством (общностью происхождения).

Организмы, относящиеся к различным крупным систематическим группам, например типам или классам, но живущие в сходных условиях, в ходе эволюционного развития могут приобретать похожие черты. В этом случае говорят о таком способе осуществления эволюционного процесса как конвергенция.

Конвергенция — независимое появление сходных признаков (схождение признаков) у неродственных организмов, обитающих в одинаковых или очень близких условиях среды. Так, похожий внешний вид имеют акула (класс Хрящевые рыбы) и дельфин — представитель класса Млекопитающие (рис. 49.3). Очевидно, что данное сходство вызвано приспособлением к жизни в водной среде. Сходство в строении копательных конечностей крота (млекопитающее) и медведки (насекомое) является следствием роющего образа жизни этих животных. Наличие крыльев у птиц и насекомых — результат освоения воздуха как среды для передвижения. При этом органы, которые вследствие конвергенции начали выполнять одинаковые функции, имеют совершенно разное происхождение. Значит, конвергенция приводит к развитию аналогичных органов.

Таким образом, конвергентное сходство организмов объясняется их адаптацией к сходным экологическим условиям, а существование различий — разным происхождением.

*В ходе эволюции определенных групп организмов прослеживается так называемый параллелизм. Это процесс независимого формирования похожих признаков у эволюционно родственных, но ранее дивергировавших форм, живущих в сходных условиях. Примерами параллелизма могут служить развитие саблезубости у представителей разных подсемейств кошачьих (например, у тигра и кошки), сходство внешнего строения у представителей разных семейств отряда Ластоногие — моржа, тюленя и морского котика, преобразование первой пары крыльев в жесткие надкрылья у жуков и клопов и др.

Сходство организмов, наблюдаемое при параллелизме, объясняется не только близкими условиями среды обитания, но и общностью генов. Так, у родственных видов закономерно проявляются сходные мутации (вспомните закон гомологических рядов наследственной изменчивости, сформулированный Н. И. Вавиловым). Если популяции этих видов проживают в похожих условиях, то под действием естественного отбора эволюционные изменения в таких популяциях осуществляются сходным образом, что и проявляется в виде параллелизма.*

Выделяют два главных направления эволюции — биологический прогресс и биологический регресс. Биологический прогресс характеризуется повышением приспособленности организмов к условиям среды, а регресс — снижением. Основными путями достижения биологического прогресса являются арогенез, аллогенез и катагенез. Арогенез сопровождается повышением уровня организации живых организмов, т. е. морфофизиологическим прогрессом. Аллогенез — путь формирования частных адаптаций, не изменяющих уровень организации. При катагенезе наблюдается упрощение организации живых организмов, т. е. морфофизиологический регресс. В ходе эволюции пути достижения биологического прогресса могут закономерно чередоваться или сочетаться. Основной способ осуществления эволюционного процесса — дивергенция. Это расхождение признаков у родственных организмов, живущих в различных условиях. Еще одним способом является конвергенция — схождение признаков у неродственных организмов, обитающих в сходных условиях среды.

1. Что такое биологический прогресс? Биологический регресс ? Какие признаки свидетельствуют о том, что эволюция той или иной систематической группы направлена на биологический прогресс? На биологический регресс?

2. Что представляет собой морфофизиологический прогресс и регресс? Назовите главные причины морфофизиологического регресса живых организмов.

3. Охарактеризуйте основные пути достижения биологического прогресса и соответствующие им адаптации. Приведите примеры ароморфозов, алломорфозов и катаморфозов.

4. Опишите известные вам способы осуществления эволюционного процесса, приведите примеры. Объясните, почему дивергенция приводит к формированию гомологичных органов, а конвергенция — аналогичных.

5*. Используя знания, полученные вами при изучении биологии, объясните, возникновение каких ароморфозов в ходе эволюционного развития живой природы обусловило освоение наземно-воздушной среды: а) растениями; б) беспозвоночными животными; в) позвоночными животными.

Биологический прогресс — направление эволюции, характеризующееся повышением приспособленности систематической группы живых организмов к среде обитания.

увеличение численности особей;
расширение ареала;
увеличение числа таксонов (популяций, подвидов, видов и т. д.).

Биологический прогресс — это результат успеха систематической группы в борьбе за существование. Он обеспечивается появлением новых приспособлений, полезных в данной среде обитания. Организмы выживают и размножаются, что приводит к увеличению численности и освоению новых мест обитания. Возникают новые популяции. Они подвергаются действию разнонаправленного естественного отбора и постепенно превращаются в новые виды, виды — в роды, роды — в семейства и так далее. Происходит увеличение числа таксономических групп и их совершенствование.

В состоянии прогресса в настоящее время находятся многие сорняки (одуванчик, пырей, марь белая), вредители сельскохозяйственных культур (колорадский жук, фитофтора). Их прогресс связан с деятельностью человека.

Биологический прогресс достигается тремя путями: повышением организации и освоением новой среды обитания; приспособлением к новой среде и её заселением; понижением организации и освоением более простой среды.

Эволюционное изменение, которое приводит к существенному усложнению строения организмов, повышению их уровня организации и позволяет освоить новую среду обитания, — ароморфоз .

Ароморфозы привели к возникновению крупных систематических групп: типов, отделов, классов, некоторых отрядов.

двусторонняя симметрия тела;
сквозной кишечник;
трахейное дыхание у членистоногих;
лёгочное дыхание у позвоночных;
альвеолярные лёгкие;
четырёхкамерное сердце;
два круга кровообращения;
теплокровность.

возникновение фотосинтеза;
формирование тканей;
возникновение листа, стебля, корня;
появление семени;
образование цветка и плода.

Эволюционное изменение, которое приспосабливает организмы к условиям конкретной среды обитания, но не повышает их уровень организации, — идиоадаптация ( алломорфоз ).

Идиоадаптации возникают на основе ароморфозов и позволяют систематической группе более полно заселить среду обитания. Приводят к возникновению видов, родов, семейств.

разные типы листьев и стеблей у растений;
разное строение цветков у растений;
видоизменения побега растений;
разные клювы у птиц;
разная форма тела и окраска рыб;
разные типы ротовых аппаратов насекомых.

упрощение нервной системы и органов чувств у паразитических червей;
редукция пищеварительной системы у ленточных червей;
редукция головы у двустворчатых моллюсков;
исчезновение крыльев у некоторых паразитических насекомых;
редукция листьев у паразитических растений.

Биологический регресс — направление эволюции, характеризующееся понижением приспособленности систематической группы живых организмов к среде обитания и её постепенным вымиранием.

снижение численности особей в систематических группах;
сужение ареала;
уменьшение числа таксонов (популяций, подвидов, видов и т. д.).

Это уссурийский тигр , бурый и гималайский медведи , чёрный аист , венерин башмачок , женьшень и многие другие.

Тело Ленточных червей поделено на членики. На переднем конце тела расположена головка (сколекс), которая имеет органы прикрепления — присоски и крючья, с помощью которых червь удерживается в кишечнике животного. Следующий за головкой участок тела червя короткий и узкий, это шейка. Шейка постоянно образует новые членики. Молодые членики маленькие, содержат неразвитую половую систему. При удалении от головки они становятся больше; зрелые членики, заполненные яйцами, отрываются и с калом выводятся наружу.

У Ленточных червей, как и у других Плоских червей, имеется кожно-мускульный мешок, а между внутренними органами находится паренхима. Выделительная система у них такая же, как у сосальщиков. Ленточные черви обходятся без кислорода.

Ленточные черви полностью утратили пищеварительную систему, а питательные вещества всасывают всей поверхностью тела.

Ленточные черви гермафродиты. В каждом членике содержатся мужские и женские половые органы. Оплодотворение перекрёстное, но бывает и самооплодотворение. После оплодотворения членик полностью заполняется яйцами. Членики с созревшими яйцами находятся на заднем конце тела. Они отрываются и удаляются наружу вместе с калом. Ленточные черви очень плодовиты — одна особь может отложить за год несколько сотен миллионов яиц.

Бычий цепень паразитирует в кишечнике человека (основной хозяин), где может достигать \(10\) метров в длину. Тело цепня имеет вид длинной ленты, состоящей из нескольких сотен члеников. Оно напоминает цепь, поэтому и назвали червя цепнем.

Паразит периодически отделяет зрелые, наполненные яйцами членики с конца своего тела. Так, вместе с испражнениями хозяина, наружу выводятся яйца. Они попадают на траву и поглощаются крупным рогатым скотом (промежуточный хозяин). В кишечнике животных из яйца выходит личинка, которая укореняется в мышцах и там происходит её превращение в финну — пузырчатую стадию. Финна увеличивается в размерах. Её тело напоминает заполненный жидкостью пузырь величиной с горошину. Внутрь финны ввёрнута маленькая головка червя.

Человек (окончательный хозяин) заражается цепнем, когда употребляет в пищу недостаточно приготовленное мясо. В кишечнике человека головка финны выворачивается наружу. С помощью присосок и крючьев паразит присасывается к слизистой кишечника, в котором он живёт, питается и растёт.

Тело широкого лентеца в основном похоже по строению на тело бычьего цепня, но на его головке вместо присосок имеются узкие щели, предназначенные для закрепления в кишечнике основного хозяина.

В жизненном цикле широкого лентеца, в отличии от бычьего цепня, есть два промежуточных хозяина — рачок циклоп и рыба. Основным (окончательным) хозяином широкого лентеца является человек. Заразиться этим паразитом можно, съев сырую или непрожаренную рыбу.

Эхинококк — это небольшой червь (около \(6\) мм), который живёт в кишечнике хищных животных: собак, волков, кошек (окончательные хозяева).

Пузырчатая стадия эхинококка (похожая на финну), формируется в печени, лёгких, мышцах, костях промежуточных хозяев (овец, коров, свиней, человека). Она может быть размером с голову ребёнка. В этом пузыре развиваются дочерние пузыри с несколькими ввёрнутыми внутрь головками.

Окончательные хозяева заражаются эхинококком, когда съедают заражённое мясо с пузырями. Из кишечника больных животных во внешнюю среду вместе с калом выделяются яйца. В организм промежуточных хозяев яйца эхинококка попадают с загрязнённой пищей.

§ 49. Прогресс и регресс в эволюции. Пути достижения биологического прогресса. Способы осуществления эволюционного процесса

Читайте также: