Органы сходные по происхождению и функциям. Гомологичные органы растений и животных

Основным принципом эволюции органических структур является принцип дифференциации . Дифференциация представляет собой разделение однородной структуры на обособленные части, которые в силу различного положения, связей с другими органами и различных функций приобретают специфическое строение. Таким образом, усложнение структуры всегда связано с усложнением функций и специализацией отдельных частей. Дифференцированная структура выполняет несколько функций, и строение ее сложно (Примером филогенетической дифференциации может являться эволюция кровеносной системы в типе хордовых).

Отдельные части дифференцирующейся, ранее однородной структуры, специализируясь на выполнении одной функции, становятся функционально все более зависимыми от других частей данной структуры и от организма в целом. Такое функциональное соподчинение отдельных компонентов системы в целостном организме называют интеграцией (Четырехкамерное сердце млекопитающих представляет собой пример высокоинтегрированной структуры: каждый отдел выполняет лишь свою специальную функцию, не имеющую никакого смысла в отрыве от функций других отделов).

Закономерности морфофункциональных преобразований органов:

Один из основных принципов эволюции органов - принцип расширения и смены функций . Расширение функций сопровождает обычно профессивное развитие органа, который по мере дифференциации выполняет все новые функции. Так, парные плавники рыб, возникшие как пассивные органы, поддерживающие тело в воде в горизонтальном положении, с приобретением собственной мускулатуры и прогрессивным расчленением становятся еще и активными рулями глубины и поступательного движения. У придонных рыб они обеспечивают также их передвижение по дну. С переходом позвоночных на сушу к перечисленным функциям конечностей добавились хождение по Земле, лазание, бегание и др.

В прогрессивной эволюции органов очень важным является принцип активации функций . Он наиболее часто реализуется на начальных этапах эволюции органов в том случае, когда малоактивный орган начинает активно выполнять функции, существенно при этом преобразуясь. Так, крайне малоподвижные парные плавники хрящевых рыб становятся активными органами движения уже у костистых.

Более часто в филогенезе наблюдается интенсификация функций , являющаяся следующим этапом эволюции органов после активации. Благодаря этому орган обычно увеличивается в размерах, претерпевает внутреннюю дифференцировку, гистологическое строение его усложняется, нередко наблюдается многократное повторение одноименных структурных элементов, или полимеризация структуры. Примером является усложнение структуры легких в ряду наземных позвоночных за счет ветвления бронхов, появления ацинусов и альвеол на фоне постоянной интенсификации его функций. Высокая степень дифференцировки может сопровождаться уменьшением количества одинаковых органов, выполняющих одну и ту же функцию, или их олигомеризацией .

Иногда в процессе интенсификации функций наблюдается тканевая субституция органа - замещение одной ткани другой, более соответствующей выполнению данной функции. Так, хрящевой скелет хрящевых рыб сменяется на костный у более высокоорганизованных классов позвоночных.

В противоположность интенсификации и активации ослабление функций ведет в филогенезе к упрощению строения органа и его редукции, вплоть до полного исчезновения.

В процессе эволюции закономерным является как возникновение новых структур, так и их исчезновение. Примером возникновения органов служит происхождение матки плацентарных млекопитающих от парных яйцеводов.

Исчезновение , или редукция, органа в филогенезе может быть связана с тремя разными причинами и имеет различные механизмы. Во-первых, орган, выполнявший ранее важные функции, может оказаться в новых условиях вредным. Чаще наблюдается исчезновение органов благодаря их субституции новыми структурами, выполняющими прежние функции с большей интенсивностью. Самый частый путь к исчезновению органов - через постепенное ослабление их функций.

Недоразвившиеся органы носят название рудиментарных или рудиментов . К рудиментам у человека относят, во-первых, структуры, потерявшие свои функции в постнатальном онтогенезе, но сохраняющиеся и после рождения (волосяной покров, мышцы ушной раковины, копчик, аппендикс как пищеварительный орган), и, во-вторых, органы, сохраняющиеся только в эмбриональном периоде онтогенеза (хорда, хрящевые жаберные дуги, правая дуга аорты, шейные ребра и др.).

Различного рода нарушения эмбриогенеза могут привести к формированию у высокоорганизованных организмов и человека таких признаков, которые при нормальных условиях у них не встречаются, но присутствуют у более или менее отделенных предков. Такие признаки называют атавизмами.

Аналогичные органы

Сходство для аналогичных органов - результат эволюционного приспособления разных организмов к одинаковым условиям среды. Так как строение, развитие и происхождение аналогичных органов различны, их сопоставление не позволяет судить о родстве между организмами. (ср. Гомологичные органы)

Аналогия (в биологии) - внешнее сходство организмов разных систематических групп, а также органов или их частей, происходящих из различных исходных зачатков и имеющих неодинаковое строение. Аналогия обусловлена общностью образа жизни или функции (приспособлением к сходным условиям существования) .

Понятие аналогии разбивается на подчиненные категории:

• Простая (конвергирующая) аналогия - такое подобие, когда у двух неродственных групп организмов возникают органы, сходные по облику и функциям, но не обнаруживающие сходства узкоспециальных черт. Например, кожные жабры, расположенные на различных органах неродственных групп водных животных, имеют общую тенденцию к увеличению площади поверхности за счет усиленного роста и ветвления.
• Конфлюэнтная аналогия или конфлюэнция . В этом случае органы совпадают по строению вплоть до мельчайших особенностей, и судить об их аналогичности можно, только изучив их происхождение. Примером конфлюэнтно-аналогичных органов является сходство (даже на гистологическом уровне) трахей насекомых и трахей наземных хелицеровых.

История

Понятие аналогии было введено Аристотелем и обозначало функциональное, и морфологическое сходство органов различных организмов . Ричард Оуэн уточнил это понятие как функциональное подобие, противоположное гомологии . Понятие гомологии в биологии было введено Ричардом Оуэном в 1840-е гг., не ставившего задачи решения филогенетических проблем . Он предложил различить аналогичные:

«…a part or organ in one animal that has the same function as another part or organ in a different animal…» [часть или орган животного, который имеет ту же самую функцию, что и другая часть или орган у иного животного] «the same organ in different animals under every variety of form and function…» [тот же самый орган в различных животных при всех вариациях формы и функции]

Примерами аналогичных структур могут служить крылья насекомых и птиц . Примерами гомологичных - крыло птицы и рука человека.

Чарльз Дарвин (1859) считал, что аналогия возникает в ходе эволюции в сходных условиях жизни в результате приспособления к окружающей среде организмов далёких систематических групп (см. Конвергенция в биологии).

Примеры

Животные

• Крылья птиц - видоизменённые передние конечности, крылья насекомых - складки хитинового покрова
• Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб - образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных - выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых - система трубочек, развившихся из наружных покровов
• Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих - китов, дельфинов и у рыб

Растения

• Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)

См. также

Примечания

Литература

• Бляхер Л. Я., Аналогия и гомология, в сб.: Идея развития в биологии, М., 1965.
• Дарвин Ч., Происхождение видов. Соч., т. 3, М., 1939, с. 608
• Шимкевич В. М., Биологическое основание зоологии, 5 изд., т. 1-2, М.- П., 1923-25

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Аналогичные органы" в других словарях:

АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ, органы различного эмбрионального происхождения, но одинаковой физиологич. функции; к А. о. относятся, например, челюсти позвоночных, происшедшие из жаберных дуг, челюсти в, р насекомых, являющиеся видоизменением конечностей;… … Большая медицинская энциклопедия

В биологии сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Большой Энциклопедический словарь

- (биол.), сходны у организмов разных систематических групп по выполняемой функции, но имеют различное происхождение и неодинаковое внутреннее строение (например, крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота). * * * АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ… … Энциклопедический словарь Большая советская энциклопедия

АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. analogos соответственный), органы животных и растений разных систематич. групп, сходные по выполняемой функции, но различные по строению и происхождению (например, крыло птицы и крыло бабочки). Ср. Гомологичные органы … Ветеринарный энциклопедический словарь

- (биол.), сходны у организмов разных систематич. групп по выполняемой функции, но имеют разл. происхождение и неодинаковое внутр. строение (напр., крыло птицы и бабочки, роющая конечность медведки и крота) … Естествознание. Энциклопедический словарь

Морфология растений представляет много примеров аналогичных органов, т. е. таких образований, происхождение которых различно, но функции одинаковы. Так, корни аналогичны ризоидам, колючки шипам, семена спорам. Одинаковость функций обуславливает… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

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.

Гомологичные органы гомологи́чные о́рганы

(биол.), развиваются из общих зачатков у организмов различных систематических групп, сходны по основному плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (например, луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (например, крыло птицы и рука человека) функции.

ГОМОЛОГИ́ЧНЫЕ О́РГАНЫ, в биологии - органы, имеющие принципиально общее строение независимо от сходства выполняемых ими функций. Сходство в строении, или гомология, возможно только при наличии более или менее отдалённого общего предка. В этом состоит эволюционный критерий гомологии. На практике обычно используют более доступные эмбриологический (наличие общих стадий в эмбриогенезе (см. ЭМБРИОГЕНЕЗ) ) или морфологический (структурное подобие), реже - палеонтологический (наличие общих или переходных ископаемых форм) критерии. Однако использование различных критериев часто приводит к несовпадению оценки гомологии на разных уровнях. Так, крыло насекомых (см. НАСЕКОМЫЕ) (складка покровов) аналогично крылу позвоночных (видоизменённой передней конечности). Крылья разных позвоночных (см. ПОЗВОНОЧНЫЕ) (птерозавра (см. ПТЕРОЗАВРЫ) , птицы и летучей мыши (см. ЛЕТУЧИЕ МЫШИ) ) гомологичны согласно эволюционному и эмбриологическому критериям. При этом морфологически крылья птерозавра и летучей мыши гомологичны друг другу (перепонка, натянутая между пальцами и задней конечностью), но аналогичны крылу птицы (конечность с укороченными пальцами, покрытая перьями (см. ПЕРЬЯ) ). Нередко гомологичные органы выполняют совершенно разные функции. Например косточки среднего уха млекопитающих и четвёртая жаберная дуга костных рыб (см. КОСТНЫЕ РЫБЫ) , гастроваскулярная система гребневиков (см. ГРЕБНЕВИКИ) и целом иглокожих (см. ИГЛОКОЖИЕ) . Генетические основы возникновения гомологичных структур у относительно близкородственных форм отражает закон гомологических рядов (см. ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ ЗАКОН) . Некоторые гомологичные структуры встречаются у столь не родственных групп, что могут свидетельствовать о единстве происхождения всех животных или всех эукариот (см. ЭУКАРИОТЫ) . Таково, например, тонкое строение жгутиков (см. ЖГУТИКИ) , а также молекулярная структура гемоглобинов (см. ГЕМОГЛОБИН) и цитохромов (см. ЦИТОХРОМЫ) .

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "гомологичные органы" в других словарях:

гомологичные органы - органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, напр. колючка боярышника (Crataegus) и усик винограда (Vitis) – видоизмененные побеги (см. рис. Гомологичные органы – видоизмененные побеги: а – колючка боярышника; б –… … Анатомия и морфология растений

В биологии развиваются из общих зачатков у организмов различных систематических групп, сходны по основному плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (напр., луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (напр., крыло птицы и … Большой Энциклопедический словарь

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. ho mologos согласный, соответственный), название морфологически сходных органов,т.е. органов одинакового происхождения, развивающихся из одинаковых зачатков и обнаруживающих сходное морфол. соотношение. Термин «гомология»… … Большая медицинская энциклопедия

Органы животных или растений, имеющие общий план строения, развивающиеся из сходных зачатков и выполняющие одинаковые (например, луковица тюльпана и клубень картофеля видоизменённые побеги) или неодинаковые (например, крыло птицы и рука… … Большая советская энциклопедия

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - органы, имеющие одинаковое происхождение, но различающиеся по строению и часто выполняющие разные функции (напр., видоизмененными побегами являются филлокладии Ruscus, клубни картофеля и колючки у Genista) … Словарь ботанических терминов

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. homólogos — соответственный, подобный), органы животных и растений различных систематических групп, сходные по основному плану строения и развитию и выполняющие одинаковые (сердце позвоночных) или разные (крыло птицы и ласт кита)… … Ветеринарный энциклопедический словарь

гомологичные органы - биол. Органы животных и растений, имеющие сходное происхождение, но различающиеся по внешнему виду или функциям (например: рука человека и крыло птицы) … Словарь многих выражений

- (биол.), развиваются из общих зачатков у организмов разл. систе матич. групп, сходны по осн. плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (напр., луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (напр., крыло птицы и рука… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Органы, имеющие одинаковое происхождение и одинаковый план строения, но выполняющие иногда различные функции. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Гомологичные О. одного и того же организма, напр. конечности … Большой медицинский словарь

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.