Сравнительно-анатомические доказательства эволюции. Гомологичные и аналогичные органы. Аналогичные и гомологичные органы Лепестки и усики гороха гомологичные аналогичные

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.

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

1. Крылья совы и крылья летучей мыши
2. Ласты дельфина и ласты-крылья пингвина
3. Конечности крота и конечности лошади
4. Ласты китообразных и ластоногих
5. Когти барсука и ногти обезьяны
6. Киль летучей мыши и киль птицы
7. Задние конечности кенгуру и задние конечности тушканчика
8. Окраска крыльев бабочки павлиний глаз и бабочки крапивницы
9. Ласты ихтиозавра и рука человека
10. Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы
11. Лепестки розы и листья капусты
12. Листья паслена и усы гороха
13. Видоизмененные листья: лепестки розы, усы гороха, иголки кактуса.
14. Шишки ели и стробила хвоща
15. Перистосложный лист гороха и прилистники-кувшинчики непентес
16. Стеблевые чешуи хвоща и колючки барбариса
17. Тычинки цветка мака и почечные чешуи
18. Бутон цветка и почка
19. Конечности позвоночных
20. Гомологи передней конечности шимпанзе: 1) рука человека 2) крыло птицы 3) ласт кита
21. Колючки кактуса и усики гороха
22. Ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука
23. Корневище ландыша клубни картофеля
24. Китовый ус и усы сома
25. Чешуя змеи и перо птицы
26. Ноги бабочки и ноги жука
27. Когти кошки и ногти обезьяны
28. Нос обезьяны и хобот слона
29. Предплечье лягушки и курицы
30. Волосы человека и шерсть собаки

Примеры заданий на аналогичные органы

1. Конечности позвоночных животных и насекомых
2. Крылья птиц и насекомых
3. Глаза головоногих моллюсков и глаза позвоночных животных
4. Роговые чешуи ящерицы и панцирь черепахи – аналоги
5. Форма тела акулы и дельфина
6. Передние конечности насекомого медведки и крота
7. )Шипы розы и иголки кактуса
8. Зубы кошки и зубы акулы
9. Листья и шипы
10. Семена растений и споры мхов
11. Усики клубники и воздушные корни
12. Жабры рака и рыбы
13. Роющие конечности крота и медведки
14. Аналогами передней конечности шимпанзе являются: 1) хобот слона, 2) клешня рака, 3) щупальца осьминога, 4) ногощупальца скорпиона
15. Колючки барбариса и колючки боярышника
16. Хорда ланцетника и позвоночник человека
17. Панцирь черепахи и раковина улитки
18. Легкие амфибии и легкие пауков
19. Усы рака и усы сома
20. Глаза осьминога и собаки
21. Крылья летучей мыши и стрекозы
22. 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

Современная биологическая наука имеет достаточно фактов, которые доказывают существование процесса эволюционных изменений живых организмов. Один из них - это гомологичные которых будут рассмотрены в нашей статье.

Доказательства эволюции

Органический мир нашей планеты просто поражает своим разнообразием. Все живые организмы настолько разные, что предположить факт единства их происхождения достаточно сложно. Однако этому есть целый ряд доказательств. В первую очередь - это сходство химического состава, а именно наличие молекул белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот. Все представители царств живой природы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

Эмбриональное развитие позвоночных

Эмбриологией называют науку о зародышевом развитии. Исследования ученых показали, что на ранних стадиях развития позвоночные практически не отличаются друг от друга. Хорда, нервная трубка, жаберные щели в глотке - все эти признаки есть и у птиц, и у рыб, и у человека. В ходе дальнейшего развития организмы разных классов претерпевают метаморфозы.

Морфологические доказательства эволюции

Одним из ведущих доказательств эволюционного процесса является сходство в строении различных частей организма. Этот признак и называется морфологическим. Ярким примером взаимосвязи между отдельными классами позвоночных является утконос. Данное животное по ряду признаков занимает промежуточное положение между рептилиями, птицами и млекопитающими. Соответственно, утконос имеет признаки представителей всех перечисленных классов.

К примеру, размножается это животное, откладывая яйца. При этом он выкармливает своих детенышей молоком, подобно млекопитающим. Плавательные перепонки на ногах, способ процеживания воды через клюв и уплощенный нос делают его похожим на птиц. А еще он вырабатывает яд, как многие рептилии.

Гомологичные и аналогичные органы

Некоторые органы животных и растений, несмотря на различные функции, имеют общее происхождение. К примеру, усики гороха прикрепляют растение к опоре, а шипы кактуса уменьшают интенсивность испарения воды. Но в обоих случаях эти структуры являются Такое явление имеет свое название - гомология органов.

А вот иглы барбариса и шипы малины имеют разное происхождение. В первом случае это боковые листья, а во втором - производные покровной ткани растения. Такие органы называются аналогичными. Широкие крылья орла и бабочки также имеют разное происхождение. Хотя на первый взгляд определить это достаточно сложно, поскольку все эти структуры обеспечивают полет. Но у птиц это видоизмененные передние конечности, покрытые перьями. А у насекомых крылья представляют выросты покровов. Конечности же у них расположены под телом и не участвуют в полете.

Гомологичные и аналогичные органы являются прямым свидетельством общности происхождения различных животных. А различия в особенностях их строения обусловлены приспособлением к разным средам обитания и образу жизни.

Какие органы называются гомологичными: примеры

Самым типичным примером гомологий являются передние конечности позвоночных. Ласты кита и дельфина, крылья птицы и летучей мыши, руки человека, лапы крота и крокодила выполняют разные функции. Но строение их сходно. Все это передние конечности хордовых позвоночных, состоящие из трех отделов: плеча, предплечья и кисти.

К гомологичным органам относятся также различных растений. Они обладают значительными отличиями во внешнем строении и функциях. Корневище ландыша имеет удлиненные междоузлия, клубень картофеля накапливает запас воды с питательными веществами, а донце репчатого лука является основой для прикрепления мясистых листьев. Однако все гомологичные органы, примеры которых мы рассмотрели, имеют типичное для Но и это еще не все!

Рассмотреть, какие органы называются гомологичными, можно также на примере Подземный орган растений также может существенно видоизменяться в разных условиях произрастания. Так, у брюквы и моркови главный корень утолщается, запасая питательные вещества. Такие культуры в первый год не дают семян. Осенью их надземные органы отмирают, а за счет подземного корнеплода растение переживает холодное время года. Такие видоизменения и есть ответ на вопрос о том, что представляют собой гомологичные органы. Примеры их - это также воздушные, дыхательные и цепляющиеся корни.

Рудименты и атавизмы

Морфологическими доказательствами эволюции являются также Это те части растений и животных, которые являются недоразвитыми. У человека это третье веко, второй ряд зубов, а также мышцы, которые двигают ушную раковину.

Признаками, противоположными рудиментам, являются атавизмы. Это проявление черт предков, не характерных для особей данного вида. В качестве примера можно привести развитие копчикового отдела позвоночника, многососковость, сплошной волосяной покров у человека. Если рассматривать животных, у них атавизмом является развитие задних конечностей у китов и змей.

Итак, гомологичные органы, примеры которых были рассмотрены в нашей статье, наряду с аналогиями, рудиментами и атавизмами являются морфологическими доказательствами процесса эволюции. Эти признаки проявляются как у животных, так и у растений. Гомологичными органами называют структуры, которые имеют общий план строения, но отличаются выполняемыми функциями. Наличие у человека перечисленных признаков доказывает его происхождение от животных в результате эволюционных преобразований.

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.

БИОЛОГИЯ. 11 КЛАСС. ЭВОЛЮЦИЯ.

Гомологичные и аналогичные органы

Ниже перечисляется ряд органов животных:

1 – рука шимпанзе

15 – жабры рыбы

2 – передние лапы кошки

16 – чешуйки на коже ящерицы

3 – хобот слона

17 – панцирь черепахи

4 – крыло птицы

18 – перья на теле птицы

5 – крыло летучей птицы

19 – чешуйки на ногах курицы

6 – «пятак» свиньи

20 – иголки на теле ежа

7 – ласты пингвина

21 – волоски на теле бабочки

8 – клешня рака

22 – щупальца осьминога

9 – клешня скорпиона

23 - волоски на теле тарантула

10 – легкие лягушки

24 – иголки ехидны

11 – легкие голубя

25 – верхняя губа и нос лошади

12 – трахеи плавунца

26 – ласты кита

13 – жабры рака

27 – передние ноги лошади

14 – жабры беззубки

28 – щупальца гидры

Какие из этих органов являются гомологами руки человека?

Какие из них являются аналогами руки шимпанзе?

Какие из них - гомологи губы и носа кошки?

Какие из них гомологи легких кошки?

Какие из них – аналоги легких кошки?

Какие из них - гомологи волос кошки?

Какие из них - аналоги волос кошки?

Ответы: 1) 1, 2, 4, 5, 27

2) 3, 8, 9, 22, 28

3) 6,25

4) 10, 11

5) 12, 13, 14, 15

6)16, 17, 18, 19, 20, 24

7) 21, 23

Направления и пути эволюции.

Ниже перечислены названия животных, растений, органов и биологических явлений:

А- кенгуру П – атавизм

Б – утконос Р - рудимент

В – пингвин С – биогенетический закон

Г- археоптерикс Т- ароморфоз

Д- летучая мышь У – аналогичные органы

Е- крокодил Ф – гомологичные органы

Ж- стегоцефал Х – идиоадаптация

И- латимерия Ч – регенерация

К – ланцетник Ш – конвергенция

Л – зверозубые ящеры Щ - дегенерация

М – эвглена Ю – дивергенция

Н – псилофиты Я – мутация

О – ехидна

Определите: А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

Возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

Образование усиков на листьях гороха;

Утрата листьев у кактуса;

Образование хобота у слона;

Возникновение постоянной температуры тела (теплокровности) у млекопитающих;

Зачатки тазовых костей в толще мышц у кита;

Зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

Сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

Внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

Сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;

Сходство заростка папоротника с водорослями;

Сходство головастика лягушки с рыбой;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

15) между растениями и животными;

16) Между позвоночными и беспозвоночными;

17) между рыбами и земноводными;

18) между пресмыкающимися, птицами и млекопитающими.

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

19) между рыбами и земноводными?

20) между пресмыкающимися и птицами;

21) между пресмыкающимися и папоротникообразными;

22) между водорослями и папоротникообразными.

ОТВЕТЫ: 1-Т, 2-Х, 3-Щ, 4-Х, 5-Т, 6-Щ, 7-Р, 8-П, 9-Р, 10-Ф, 11-У, 12-С, 13-С, 14 –С, 15-С, 16-К, 17-И,

18-Б, 19-Ж, 20-Г, 21-Л, 22-Н