Эволюция органов и функций презентация

Platynereis Spriggina
современный кольчатый червь (венд, около 550 млн л.)

служит не только для полета). 2. Множественность обеспечения функций (дыхание амфибий). 3. Количественное изменение функции органа (легкие в эволюционном ряду наземных позвоночных).

до организменного уровня). В более точном определении функция - это связь структур как внутри организма, так и с окружающей средой. Пассивные - могут выполняться одновременно (механическая защита и теплоизоляция). Активные - всегда выполняются последовательно (нельзя одновременно говорить и жевать).

а) смена главной функции (конечности ластоногих), б) субституция (замещение) функции(плав.пузырь- легкие)
принцип активации (начальный этап интенсификации) и интенсификации функций а) полимеризация структуры (первичный этап), б) олигомеризация структуры (последующий этап), в) тканевая субституция органа (скелет:хрящевой - костный), г) уменьшение числа функций (снижает эвол. пластичность), д) разделение органов и функций (если активируются обе), е) расширение числа функций (жаберные дуги - челюсти)
ослабление функций (иммобилизация) а) редукция органа, б) исчезновение органа

ПУТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

данной функции при уменьшении числа функций отдельных органов. Происходит это всегда через “компенсацию функций” (амфибии - рептилии)
компенсация функций может приводить к субституции органов (хорда - позвоночник). Два способа расширения числа функций:
возникновение новых признаков (не имеющих первоначально функционального значения);
приобретение органом дополнительных функций.

- ступень, уровень, "разноступенчатость".
Гетеробатмия – сочетание примитивных и эволюционно продвинутых признаков. Котилозавры – примитивные черты: коракоид, клоака и прогрессивные: теплокровность и волосяной покров). Магнолия - в одном растении объединены примитивная проводящая система стебля и эволюционно продвинутые репродуктивные органы
Гетеробатмия - характерная особенность биосферы, результат её эволюции, происходившей по принципу аддитивности - добавления новых, позднее возникших компонентов к старым, существовавшим ранее, причём именно добавления, а не замены. Старые компоненты могут быть потеснены новыми, но они не только не исчезают, но и делают возможным существование новых.

1б- Иммобилизация (ослабление) главной функции (волосяной покров у китообразных).
2а- Полимеризация органов (увеличение числа однородных структур – жаберные дуги у ланцетника, позвонки у змей, метамеры пиявок),
2б- Олигомеризация (слияние элементов скелета у бесхвостых амфибий и птиц).
3а- Уменьшение числа функций (ласты китов),
3б- Увеличение числа функций (лист растений).

по форме и функции (крылья, плавники у далеких таксонов).
5- Разделение функций и органов (плавники рыб – рулевые и гребные, пальце- и стопохождение в разных систематических группах млекопитающих).
6- Субституция (замещение) а- функций (смена главной функции: конечности у рака, жало у осы, сосуды конечностей у безлегочных саламандр начинают функционировать, как жабры), б- органов (другие органы: хорда заменяется на позвоночник).

верхняя губа; md, жвалы (верхние челюсти); mx, максиллы (нижние челюсти).

Морфологические свидетельства эволюции органов и функций

- сходное происхождение.

е) вымершего летающего ящера,
f) рыбы,
g) вымершего водного ящера;

r) плечевой отдел,
р) предплечье,
d) кисть.

одинаковыми цветами.
Синей линией показано "главное место сгиба":
у тулерпетона это локтевой сустав,
у удильщика - нечто совсем другое, но аналогичное по функции.

"гомогения" и "чистая аналогия” - это полярные соотношения, связаные серией градаций:
полная гомология (= гомогения: Ланкестер, 1870) идентичность состояний, когда конструкция полностью сложилась у предков;
неполная гомология: аугментативная – со включением новых частей, дефективная – с утратой частей (Гегенбаур,1899);
"трансформированная" гомология – состояние, в котором одна из сравниваемых конструкций или обе претерпели преобразования вследствие изменения механизма работы;
гомойология (Плате, 1922) (= аналогия гомологическая: Майварт, 1870) – подобие образований, возникших независимо в гомологичных органах (например, киль на грудной кости птиц и кротов, теменной гребень гиены и гориллы);
гомоплазия (Ланкестер, 1870) – подобие в строении, возникшее независимо на общей морфологической основе (более широкой, нежели оформленный орган: жабры и трахеи, развившиеся независимо из эпидермиса, стволовая нервная система – из плексусной);
чистая аналогия – подобие, возникшее независимо на разной морфологической основе.

частей

d

p

r

механизма работы

илистый прыгун удильщик целакант

более широкой, нежели оформленный орган

пещерных и роющих животных (протей, слепыш, крот, астианакс мексиканский, слепая пещерная рыба).

Малая берцовая кость у птиц.

Остатки волосяного покрова и тазовых костей у китообразных.

У питонов рудиментарные кости задних конечностей.

У ряда жуков (Apterocyclus honoluluensis), крылья лежат под сросшимися надкрыльями, водяной скорпион Nepa cinerea, имеет нормальные крылья, которыми не пользуется.

У человека - хвостовые позвонки, волосяной покров туловища, ушные мышцы, морганиевы желудочки гортани, и др

человек птица

придаток у человека;
Сплошной волосяной покров на теле человека;
Добавочные пары молочных желез;
Задние ноги у китов;
Задние плавники у дельфинов;
Задние ноги у змей;
Дополнительные пальцы у лошадей;
Возобновление полового размножения у ястребинки волосистой и у клещей семейства Crotoniidae.

p.

(atavistic tail of a three-month old Israeli infant)

дугу аорты и возвращается к гортани

Evolution, and Creationism // Washington, D.C.: The National Academies Press)

1 и Pax 2, экспрессируют в более широких областях

развития
у Danio rerio

(слева) и эмбрионов билатерий (справа)

Малахов В.В. Происхождение билатерально-симметричных животных (Bilateria) // Журнал общей биологии. 2004. Т. 65, №5. С. 371-388.

Сравнительный анализ эволюции регуляторных генетических систем

взгляд на происхождение билатералий // Природа. 2004. Т.1. № 1. С. 93-103.

приуроченными к ресничным шнурам. У позвоночных эти микроРНК экспрессируются в нейронах, выстилающих желудочки мозга, причем некоторые из этих нейронов несут реснички.

Platynereis

ранняя личинка -
трохофора,
(24 часа)



подросшая личинка -
метатрохофора,
(72 часа)

невротрох

обеспечивают морфофункциональную спецификацию сегментов тела и локальную дифференцировку отдельных клеток, тканей и органов внутри сегмента

Ronshaugen M., McGinnis N., McGinnis W. 2002. Hox protein mutation and macroevolution of the insect body plan // Nature. Vol. 415. No. 6874. P. 914-917.

Ubx по отношению к формированию конечностей

Экспрессия Hох-гена Ultrabithorax (Ubx)

модификации: 1) пересегментация, 2) расширение зачатка конечности, в результате чего в состав зачатка стали входить клетки заднего парасегмента

гомеобоксный ген Distal-less (Dll) управляет развитием конечностей

Nikola-Michael Prpic. Parasegmental appendage allocation in annelids and arthropods and the homology of parapodia and arthropodia //Frontiers in Zoology. 2008. V. 5. P. 17.

клеток,
A — радиация механизмов клеточной дифференцировки;
2) детерминация бластомеров сразу после оплодотворения,
В — радиация механизмов эмбриогенеза ранних билатерий;
3) дифференциация тканей и органов после эмбриогенеза,
С — радиация механизмов дифференцировки и регуляции клеточного цикла;
4) интеграторы морфогенеза (Нох-гены и др.) ~700-800 млн. лет назад,
D — радиация механизмов детерминации структур взрослой формы.

Эволюция молекулярных механизмов развития животных

~700-800
млн. л.

скользящего отражения

Вендия соколова

(поздний венд; Архангельская обл.)

Archaeaspis Andiva
(поздний венд; Архангельская обл., Зимние горы)

осуществлять вирусы).

Большую роль в крупных эволюционных перестройках могут играть мутации регуляторных генов, в частности, гомеозисные мутации, в результате которых свойства одних сегментов проявляются у других.

глобальный тренд эволюции. Кодирование сложности по современным молекулярно-генетическим данным выглядит как сложный процесс интерференции различных кодов.

1) симиляция органов, 2) полифункциональность органов и количественное изменение функции, 3) иммобилизация функций.
Рудимент 1) есть у немногих представителей вида, не функционирует, 2) редуцированный функционирующий орган, 3) есть у всех представителей вида, не функционирует.
Конечность ихтиозавра 1) дефективная гомология, 2) аугументативная гомология, 3) аналогия гомологическая.