Дві передумови філогенетичних перетворень органів

1. Мультифункціональність органів. Нині не відомо жодного монофункціонального органу. Навпаки, число відомих нам функцій, притаманних тому або іншому органу або структурі, має тенденцію «збільшуватися» (у міру поглиблення знань). Навіть такий спеціалізований орган, як крила летючих мишей, несе функції не тільки польоту, але і захоплення здобичі за принципом сачка (у справжніх летючих мишей); терморегуляції; продуцента вітаміну D, що утворюється в основному в шкірному покрові і, нарешті, органу дотику.

Селезінка у ссавців є не тільки органом кровотворення, але також залозою внутрішньої секреції; функції залоз внутрішньої секреції характерні для статевих залоз, нирок, печінки. Мультифункціональність органів і структур - одна з найважливіших характеристик органічної природи на Землі.

2. Кількісні зміни функцій. Одна і та ж функція може проявлятися з більшою або меншою інтенсивністю.

Так, функція бігу виражена сильніше у одних видів ссавців і слабкіше - у інших, функція фотосинтезу більшою мірою виражена у одних видів рослин і в меншій мірі - у інших і т. д.

По будь-якій з властивостей завжди існують кількісні відмінності між особинами виду (наприклад, за гостротою зору, силою, особливостями терморегуляції, будь-якого іншого прояву життєдіяльності в широкому сенсі).

Часто кількісні зміни функції обумовлені зменшенням або збільшенням числа або розміру однорідних структур, яким притаманна дана функція. Так, інтенсивність дихання клітини залежить від числа мітохондрій, інтенсивність дихання у хребетних - від об’єму легень. Будь-яка з функцій організму кількісно змінюється і в процесі індивідуального розвитку особини.

Ці дві фундаментальні особливості - мультифункціональність органів і здатність до кількісної зміни функції - і лежать в основі всіх принципів філогенетичної зміни органів.

Відомі більше півтора десятків способів (модусів) еволюції органів та функцій. Розглянемо найголовніші з них.

1. Посилення головної функції відбувається дуже часто в ході еволюції окремих органів. При цьому воно досягається двома шляхами: або за допомогою зміни будови органу, або збільшенням числа компонентів усередині одного органу. Приклади: посилення функцій клітини із збільшенням розвитку відповідних органел, збільшення дихальної поверхні легенів наземних хребетних у процесі філогенезу в результаті значного збільшення числа альвеол.

2. Послаблення головної функції - настільки ж звичайний еволюційний процес, як і її посилення.

Приклад: При переході китоподібних до водного способу життя у їхніх предків послабшала терморегуляційна функція волосяного покриву (у сучасних китоподібних волосяний покрив практично зник). Це послаблення було пов'язано з поступовим скороченням числа волосся на поверхні тіла.

3. Полімеризація органів. При полімеризації відбувається збільшення числа однорідних органів або структур. Цей принцип здійснюється, наприклад, при вторинному виникненні численних хвостових хребців у довгохвостих ссавців (призводить до посилення рухливості хвоста). У свою чергу, це може мати різноманітне функціональне значення: відлякування комах, використання хвоста як керма і опори, для прояву емоцій і т. д. Процес полімеризації структур відбувається при збільшенні числа фаланг у кисті деяких китоподібних (збільшення розмірів та міцності плавця у якості керма глибини і поворотів). Процеси полімеризації органів особливо характерні для багатьох груп безхребетних тварин, будова тіла яких має чітку повторюваність багатьох однорідних структур (членистоногі та ін.), а також для багатьох груп рослин (збільшення числа пелюсток, або тичинок у квітці та ін.).

4. Олігомеризація органів та концентрація функцій - зменшення числа численних однорідних органів, органоїдів, структур, пов'язане з інтенсифікацією функції, широко спостерігається в еволюції.

5. Зменшення числа функцій спостерігається в процесі еволюції головним чином при спеціалізації будь-якого органу або структури. Кінцівки предків китоподібних несли багато функцій (опора на субстрат, риття, захист від ворогів та багато інших). З перетворенням ноги на ласт більшість колишніх функцій зникла.

6. Збільшення числа функцій можна продемонструвати на прикладі виникнення здатності запасати воду тканинами стебел або листків у сукулентів (кактуси, агави та ін.). Збільшення поверхні оболонки насіння у деяких рослин призводить до виникнення спеціальних летючок (крилець), що сприяють поширенню насіння аеродинамічним способом.

7. Розподіл функцій та органів можна проілюструвати на прикладі розподілу єдиного непарного плавця, характерного для далеких предків всіх риб (єдина шкірна складка на боці тіла), на ряд самостійних плавців, котрі мають певні функції: передні та черевні плавці стають в основному кермом глибини і поворотів.

8. Зміна функцій. Зміна головної функції - один з найбільш загальних способів еволюції органів.

У деяких комах яйцеклад перетворюється на жало; головна функція, первинно пов'язана з розмноженням, заміщається функцією захисту. Яскравим прикладом зміни функцій служить диференціювання кінцівок у десятиногих раків (Decapoda).

Поиск по сайту: