О чем свидетельствует сходство зародышей различных позвоночных животных

Дополнительная информация.

Практическая работа № 3

«Выявление и описание признаков сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства».

Цель:выявить признаки сходства зародышей человека и других позвоночных, говорящие об их эволюционном родстве.

Ход работы

1. Прочитать текст «Эмбриологические доказательства макроэволюции» и ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ (Приложение 2).

2. Выявить черты сходства и различия зародышей человека и других позвоночных (Приложение 1).

3. Ответить на вопросы:

А. Какой период развития называют эмбриональным? Какие стадии он включает?

Б. Приведите формулировку биогенетического закона. Кто является автором этого закона?

Вывод: ответить на вопрос: о чем свидетельствуют сходства зародышей и их различия?

Источник

Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных как свидетельство их эволюционного родства. Причины нарушений в развитии организмов. Индивидуальное развитие человека

Сравнительно-анатомические свидетельства эволюции.

Различия и сходство в строении передних конечностей позвоночных

Все четвероногие – амфибии, рептилии, млекопитающие имеют по пять пальцев на конечностях. Даже у тех видов, у которых во взрослом состоянии имеется меньше пяти пальцев (в копыте лошади, например), в эмбриональном периоде все равно закладываются все те же 5 пальцев. Почему именно пять, а не 3, 4, 7, 15? Но пятью пальцами сходство не ограничивается. Дарвин писал: «Что может быть любопытнее того, что пригодная для хватания рука человека, роющая лапа крота, нога лошади, ласт дельфина и крыло летучей мыши построены по тому же самому образцу и содержат одинаковые кости с одним и тем же относительным расположением? Ничто не может быть более безнадежным, как попытка объяснить эту общность строения у членов одного и того же класса с точки зрения полезности или учения о конечных причинах».

Общность строения объясняется общностью происхождения – все четвероногие позвоночные происходят от общего предка, который имел 5 пальцев. Это заключение, сделанное на основе данных сравнительной анатомии, подтверждается палеонтологическими данными. Они свидетельствуют, что этот общий пятипалый предок жил на Земле около 400 млн. лет назад. У него были современники, которые имели, кто 6, кто 7, а кто и 8 пальцев, но все они вымерли. Все современные четвероногие произошли не от них, а от пятипалого предка.

Вся систематика живых организмов построена по иерархическому принципу. Сходные между собой виды объединяются в роды, сходные роды в семейства, сходные семейства в отряды, сходные отряды в классы и так далее. Если мы сравниваем виды, принадлежащие одному роду, мы находим между ними сходство по большому числу морфологических признаков. Если же мы сравним два вида из разных отрядов одного класса, мы обнаружим гораздо меньше сходства между ними.

Очевидно, что степень сходства определяется степенью родства: родные братья гораздо более сходны между собой, чем двоюродные. Степень родства определяется числом поколений между ныне живущими организмами и их предками. Родные братья имеют общего предка в первом поколении, а двоюродные во втором. Точно так же в терминах родства мы можем интерпретировать таксономические категории, построенные по морфологическому критерию. Виды одного рода отделяет от их общего предка гораздо меньшее число поколений (и соответственно лет), чем виды, принадлежащие к разным отрядам. Общий предок всех видов рода Mus (домовые мыши) жил на Земле около 10 млн. лет назад. Примерно в то же время существовал и общий предок видов рода Felis (кошки), а последний общий предок мыши и кошки жил гораздо раньше – более 70 млн. лет назад.

Эмбриологические свидетельства эволюции.

Начальные стадии онтогенеза позвоночных очень сходны. По мере развития различия между ними становятся все более явным

Все многоклеточные организмы проходят длинный путь от зиготы до взрослой формы. Организмы формируется по заложенной в их генах программе. Часто ДНК называют чертежом будущего организма. На самом деле в последовательности нуклеотидов ДНК записан не чертеж, а рецепт организма: когда, где и что должно произойти для того, чтобы организм сформировался. Нигде в генах не записано, что рука должна иметь пять пальцев. В генах «записано» когда, где и что должно произойти для того, чтобы постепенно из недифференцированного зачатка конечности сформировалась рука с пятью пальцами. В генах «записаны» последовательности реакций, которые приводят к синтезу белков и регуляторных РНК. Взаимодействуя друг с другом, они предопределяют свойства отдельных клеток. В зависимости от этих свойств, клетки растут, перемещаются, взаимодействуют друг с другом, объединяются в те или иные ткани. Родословная каждой клетки развивающегося организма, ее положение в эмбрионе и сигналы, поступающие от других клеток, определяют ее судьбу и то, какие гены будут активны в ней.

У всех представителей одного типа (например, хордовых) наиболее общие особенности строения эмбрионов (хорда, кишечник, зачатки передних и задних конечностей) формируются довольно рано в онтогенезе и по одним и тем же рецептам. На ранних стадиях органогенеза зародыши сходны друг с другом.

Русский ученый Карл Бэр (1792-1876) обнаружил поразительное сходство зародышей различных позвоночных. Он писал: ««Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей, в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях, как в целом, так и по способу развития отдельных частей. У меня в спирту сохраняются два маленьких зародыша, которые я забыл пометить, и теперь я совершенно не в состоянии сказать, к какому классу они принадлежат. Может быть, это ящерицы, может быть — маленькие птицы, а может быть — и очень маленькие млекопитающие, до того велико сходство в устройстве головы и туловища у этих животных. Конечностей, впрочем, у этих зародышей еще нет. Но если бы даже они и были на самых ранних стадиях своего развития, то и тогда мы ничего не узнали бы, потому что ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц, а также руки и ноги человека развиваются из одной и той же основной формы».

На более поздних стадиях развития различия между эмбрионами увеличиваются, появляются признаки класса, отряда, семейства. Ч.Дарвин рассматривал сходство ранних стадий онтогенеза у разных представителей крупных таксонов как указание на их эволюционное происхождение от общих предков.

Современные открытия в области генетики развития подтвердили дарвиновскую гипотезу. Было показано, например, что важнейшие процессы раннего онтогенеза у всех позвоночных совершаются по одним и тем же рецептам: они контролируются одними и теми же генами. Более того, многие из этих генов-регуляторов обнаружены и у беспозвоночных (червей, моллюсков и членистоногих).

Таким образом, морфологические, эмбриологические и палеонтологические свидетельства эволюции хорошо согласуются между собой и дают единую и непротиворечивую картину процесса эволюции.

Источник

Конспект урока по теме: «Сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства»

Выбранный для просмотра документ Конспект урока по теме.docx

Конспект урока по теме: «Сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства»

Дидактическая цель: Создать условия для формирования знаний о биогенетическом законе как одном из доказательств эволюционного родства позвоночных животных.

Выявить признаки сходства и различий зародышей разных групп позвоночных животных.

Доказать эволюционное родство между разными группами позвоночных животных.

Формировать навыки выполнения практических работ

Создать условия для развития воображения, речи, внимания, логического мышления;

Анализировать и систематизировать информацию, делать выводы.

Формировать научное мировоззрение.

Совершенствовать навыки самостоятельной работы.

Воспитывать интерес к культуре умственного труда,

Развитие культуры общения и рефлексивных качеств личности.

Технология: Проблемное обучение, ИКТ.

Тип урока: Комбинированный.

Методы: Изложения и восприятия учебной информации, частично – поисковый, наглядный.

Формы организации познавательной деятельности: Индивидуальная работа, работа в парах, опережающее обучение.

Оборудование: презентация, инструктивные карточки, информационные листы.

Актуализация опорных знаний:

Что называют онтогенезом?

Из каких периодов складывается индивидуальное развитие организма?

Какие этапы включает в себя эмбриональный этап развития?

Для каких организмов характерен такой тип развития?

Мотивация к изучению новой темы

Ребята, я предлагаю вашему вниманию изображение, глядя на которое вы должны попытаться сформулировать тему урока.

Запишите тему урока: «Сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства»

Цель урока: Систематизировать и дополнить знания о сходстве зародышей разных групп позвоночных животных.

Знать: 1. Признаки сходства и различий у позвоночных животных. 2. Биогенетический закон

Уметь: 1. Находить сходство и различия признаков у позвоночных животных.

2. Доказывать эволюционное родство между позвоночными животными и человеком

Учащиеся отвечают на поставленные вопросы.

Учащиеся предлагают темы урока.

Учащиеся записывают в тетрадях тему урока.

Слушают цели и задачи урока.

Учащиеся показывают свои знания по данной теме.

Изучение нового материала:

Как называется наука, которая изучает развитие зародышей?

(Эмбриология – наука о зародышевом развитии).

Из чего начинается развитие организма? ( из оплодотворённой яйцеклетки).

Исследования, проведённые эмбриологами, показали, что зародыши позвоночных животных относящихся к разным группам схожи.

Главные вопросы урока:

В чём проявляется схожесть зародышей?

О чём свидетельствует сходство зародышей?

Какие биологические законы были открыты на основании этого сходства?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, вы сейчас должны выполнить практическую работу.

У вас на столах лежат инструктивные карты, давайте разберем, из каких этапов состоит работа.

Выполнение практической работы.

Обсуждение результатов практической работы. Работа по вопросам:

1.В чём проявляется схожесть зародышей?

2.О чём свидетельствует сходство зародышей?

3.Какие различия наблюдаются у разных групп позвоночных?

На основании этих исследований были сформулированы биологические законы.

Заслушивание сообщения учащегося.

II закон – «Биогенетический закон». (Закон Геккеля-Мюллера)

каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом.

Учащиеся слушают учителя

Работают с инструктивными картами.

Выполняют практическую работу в тетрадях.

Учащиеся отвечают на вопросы и озвучивают результаты практической работы.

Учащийся выступает с сообщением.

Решение теста с одним правильным ответом.

1.Биогенетический закон был сформулирован:

А – Ч.Дарвиным; Б – К.Бэром; В – Шлейденом и Шваном;

Г – Мюллером и Геккелем.

2.Решающим эмбриологическим доказательством эволюции является:

А – сходство деления всех клеток организма;

Б – Сходство в строении скелетов всех позвоночных

В – Сходство ранних стадий эмбрионального развития

Г – Общность строения кровеносной системы позвоночных.

3.К какому закону относится формулировка «Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить»:

В – Закон зародышевого сходства.

4.Какие из признаков схожи между разными группами позвоночных животных:

А- двухкамерное сердце, жабры, хорда; Б – пищеварительная система, конечности, четырёхкамерное сердце. В – головной мозг, выделительная система.

5.О каком эволюционном доказательстве свидетельствует сходство зародышей разных групп позвоночных животных :

А – о палеонтологическом; Б – биогеографическом; В – эмбриональном.

Учащиеся в тетради самостоятельно решают тестовое задание.

Подготовить презентации Причины нарушений в развитии организма»

Выбранный для просмотра документ Лекционный материал.docx

Лекционный материал «Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных – как свидетельство их эволюционного родства»

Исследования, проведённые учёными показали, общность происхождения всех многоклеточных животных, поскольку все они развиваются из одной оплодотворённой яйцеклетки.

Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

В дальнейшем это сходство постепенно утрачивается, всё ярче начинают проявляться сначала признаки класса, затем отряда, семейства, рода и наконец, вида позвоночного животного.

Таким образом, в процессе индивидуального развития каждый вид повторяет своё историческое развитие.

Источник

Сходство зародышей. Биогенетический закон

Изучение эмбрионального и постэмбрионального развития животных позволило найти общие черты в этих процессах и сформулировать закон зародышевого сходства (К. Бэр) и биогенетический закон (Ф. Мюллер и Э. Геккель), имеющие огромное значение для понимания эволюции.

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. План строения хордовых животных также одинаков. На ранних стадиях развития зародыши позвоночных чрезвычайно сходны (рис. 24).

Эти факты подтверждают справедливость сформулированного К. Бэром закона зародышевого сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». Сходство зародышей служит свидетельством общности их происхождения. В дальнейшем в строении зародышей проявляются признаки класса, рода, вида и, наконец, признаки, характерные для данной особи. Расхождение признаков зародышей в процессе развития называется эмбриональной дивергенцией и отражает эволюцию той или иной систематической группы животных.

Большое сходство зародышей на ранних стадиях развития и появление различий на более поздних стадиях имеет свое объяснение. Изучение эмбриональной изменчивости показывает, что изменчивы все стадии развития. Мутационный процесс затрагивает и гены, обуславливающие особенности строения и обмена веществ у самых молодых эмбрионов. Но структуры, возникающие у ранних эмбрионов (древние признаки, свойственные далеким предкам), играют весьма важную роль в процессах дальнейшего развития. Изменения на ранних стадиях обычно приводят к недоразвитию и гибели. Напротив, изменения на поздних стадиях могут быть благоприятными для организма и потому подхватываются естественным отбором.

Появление в эмбриональном периоде развития современных животных признаков, свойственных далеким предкам, отражает эволюционные преобразования в строении органов.

В своем развитии организм проходит одноклеточную стадию (стадия зиготы), что может рассматриваться как повторение филогенетической стадии первобытной амебы. У всех позвоночных, включая высших их представителей, закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков, если судить по ланцетнику, хорда оставалась всю жизнь.

В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих, включая человека, появляются жаберные щели в глотке и соответствующие им перегородки. Факт закладки частей жаберного аппарата у зародышей наземных позвоночных объясняется их происхождением от рыбообразных предков, дышавших жабрами. Строение сердца человеческого зародыша напоминает в этот период строение этого органа у рыб.

Подобные примеры указывают на глубокую связь между индивидуальным развитием организмов и их историческим развитием. Эта связь нашла свое выражение в биогенетическом законе, сформулированном Ф. Мюллером и Э. Геккелем в XIX в.: онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (историческое развитие) вида, к которому эта особь относится.

Биогенетический закон сыграл выдающуюся роль в развитии эволюционных идей. Большой вклад в углубление представлений об эволюционной роли эмбриональных преобразований принадлежит А. Н. Северцову. Он установил, что в индивидуальном развитии повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей.

Филогенез рассматривается теперь не как смена последовательностей ряда взрослых форм, а как исторический ряд отобранных естественным отбором онтогенезов. Подвергаются отбору всегда целые онтогенезы, и только такие, которые, несмотря на воздействие неблагоприятных факторов среды, выживают на всех стадиях развития, оставляя жизнеспособное потомство. Таким образом, основу филогенеза составляют изменения, происходящие в онтогенезе отдельных особей.

Палеонтологические доказательства. Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других — филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих один другого.

Ископаемые переходные формы:

а) археоптерикс — переходная форма между птицами и рептилиями, обнаруженная в слоях Юрского периода (150 млн лет назад). Признаки птиц: задние конечности с цевкой, наличие перьев, внешнее сходство, крылья. Признаки рептилий: длинный хвост, состоящий из позвонков, брюшные ребра, наличие зубов, кости на передней конечности;

б) псилофиты — переходная форма между водорослями и наземными растениями.

Филогенетические ряды. В. О. Ковальский восстановил эволюцию лошади, построив ее филогенетический ряд (рис. 25).

Эволюция лошади охватывает довольно большой промежуток времени. Древнейший предок лошади относится к началу третичного периода, тогда как современная лошадь — к четвертичному периоду. Виды рода Эвкус были маленькими лесными животными высотой 30 см. Они имели по четыре пальца на ногах, что облегчало хождение и бег по топкой почве лесных болот. Судя по зубам, эти животные питались мягкой растительной пищей. Относятся они к нижнему эоцену Северной Америки. За этой формой следуют среднеэоценовые орогиппусы, у которых на передних ногах были еще развиты четыре пальца. В среднем эоцене появляется эпигиппус, у которого четвертый палец уменьшен. В олигоцене жил потомок предыдущих форм — мезогиппус. У него на ногах сохраняются лишь три пальца, причем средний палец развит заметно сильнее остальных. Рост животных достигает 45 см.

Начинают появляться изменения в зубной системе. Бугорчатые передние зубы эогиппусов, приспособленные к мягкой растительной пище, превращаются в зубы с бороздками. Эволюция затрагивает и коренные зубы, они становятся более приспособленными к грубой степной растительной пище. В верхнем олигоцене мезогиппус уступает место целому ряду форм: миогшгаус, а в нижнем миоцене — пара-гиппус. Парагиппус является родоначальником следующего этапа лошадиного ряда — мерихиппуса. Мерихиппусы были, несомненно, жителями открытых пространств, причем у разных видов этого рода шел процесс укорочения боковых пальцев: у одних видов пальцы были длиннее, у других — короче, приближаясь в последнем случае к быстроногим однопалым лошадям.

Наконец, у плиогиппуса, жившего в плиоцене, этот процесс заканчивается образованием новой формы, древней однопалой лошади — плезиппуса. По форме и размерам последний близок к современной, известной с плейстоцена лошади.

Возникнув в Америке, современная форма лошади затем проникает в Евразию в числе нескольких видов. В конечном счете все американские лошади вымерли, а европейские уцелели и затем вторично попали в Америку. На этот раз они были завезены сюда европейцами в начале XVI в. Таким образом, эволюция лошадей убедительно показывает процесс эволюции, ведущий к возникновению новых видов путем преобразования их предков.

Источник