Доклад на тему «Рудименты и атавизмы в биологии»

Введение

У каждого человека в нижней части позвоночника есть копчик, небольшая кость из трёх-пяти сросшихся позвонков. Никакой видимой работы он не выполняет: мы на нём не держим равновесие, как кошка хвостом, и не отгоняем им мух, как корова. Тем не менее копчик есть у всех людей, а у человеческого эмбриона на пятой-шестой неделе развития даже заметен настоящий хвостик, который потом исчезает. Объяснение этой странности дала эволюционная биология, и связано оно с понятиями рудиментов и атавизмов.

Рудиментами называют органы, которые у предков были полноценными и работали, а у потомков уменьшились и почти утратили прежнюю функцию. Атавизмы — это признаки далёких предков, которые обычно не проявляются, но изредка возникают у отдельных особей. Копчик у всех людей есть рудимент, а настоящий хвост у новорождённого, который иногда описывают врачи, относится уже к атавизмам. Эти два понятия часто путают даже старшеклассники, хотя разница между ними принципиальная.

Тема важна потому, что рудименты и атавизмы служат одним из самых наглядных доказательств эволюции. Ещё Чарльз Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) приводил длинный список рудиментарных органов человека: от ушных мышц до складки в углу глаза. Для школьного курса биологии в 8–9 классах это удобный материал, потому что примеры можно найти на собственном теле, достаточно пошевелить ушами перед зеркалом или посмотреть на свой зуб мудрости на снимке у стоматолога.

Цель доклада — объяснить, что такое рудименты и атавизмы, чем они различаются и почему считаются доказательствами эволюции. Задачи работы:

• дать определения рудиментов и атавизмов и показать различие между ними;
• привести примеры рудиментарных органов у человека и животных;
• описать известные атавизмы и причины их появления;
• показать, как эти явления подтверждают теорию эволюции.

Объект исследования — сравнительно-анатомические доказательства эволюции, предмет — рудиментарные органы и атавистические признаки. Работа написана на основе школьных учебников биологии, трудов Ч. Дарвина и научно-популярной литературы. Главные примеры с пояснениями собраны в таблице 1.

Таблица 1 — Примеры рудиментов и атавизмов

Глава 1. Рудиментарные органы

1.1. Что такое рудимент и как он возникает

Слово «рудимент» происходит от латинского rudimentum, «начало», «зачаток». Так называют органы, которые сохранились у вида, но стали заметно меньше и проще, чем у предков, и в большинстве случаев утратили основную функцию. Важно, что рудимент есть у всех или почти у всех представителей вида. Этим он отличается от атавизма, который появляется только у отдельных особей как отклонение от нормы.

Почему орган, ставший ненужным, не исчезает сразу? Естественный отбор действует медленно. Если орган не приносит вреда, на его сохранение почти не тратятся ресурсы, и давление отбора, которое могло бы его устранить, очень слабое. Поэтому уменьшение идёт на протяжении миллионов лет, и на каждом этапе мы видим орган в промежуточном состоянии. Именно такие органы и описывают как рудименты.

Стоит оговориться, что «бесполезным» рудимент бывает не всегда. Копчик, например, служит местом прикрепления нескольких мышц и связок тазового дна. Аппендикс, как показали исследования последних десятилетий, участвует в работе иммунной системы и, возможно, хранит запас полезных кишечных бактерий. Поэтому современные учебники осторожнее называют рудиментами органы, которые утратили свою основную, исходную функцию, но могли приобрести второстепенную.

Списки рудиментов человека в разное время сильно различались. Немецкий анатом Роберт Видерсгейм в книге «Строение человека как свидетельство его прошлого» (1893) насчитал их около восьмидесяти шести, включив туда, например, щитовидную железу и вилочковую железу (тимус). Позже выяснилось, что эти железы выполняют важнейшие функции, и их из списка исключили. История с Видерсгеймом хорошо показывает, что орган нельзя считать рудиментом только потому, что его назначение пока неизвестно.

1.2. Рудименты человека

Самый известный рудимент человека — копчик. Он образован тремя-пятью сросшимися позвонками и соответствует хвостовому отделу позвоночника других млекопитающих. Сравнение с животными хорошо показывает, насколько сильно уменьшился этот отдел у человека и человекообразных обезьян. На рисунке приведено ориентировочное число хвостовых позвонков у нескольких млекопитающих.

Разница в четыре-пять раз между человеком и, например, кошкой показательна: у кошки хвост служит балансиром и средством общения, у человека же хвостовой отдел сохранился в виде небольшой кости, спрятанной под кожей. Сходная картина наблюдается у шимпанзе и гориллы, которые, как и человек, утратили наружный хвост.

Другой наглядный рудимент — ушные мышцы. У кошек, собак и лошадей они хорошо развиты и позволяют поворачивать ухо в сторону звука. У человека эти мышцы тоже есть, но слабые, и пошевелить ушами способны далеко не все. Интересно, что при резком звуке сбоку ушные мышцы человека всё же слегка напрягаются, как будто пытаются повернуть ушную раковину, и это можно зарегистрировать прибором.

К рудиментам относят также зубы мудрости. Челюсти наших предков были крупнее, и третьи коренные зубы помещались в них свободно. По мере того как пища становилась мягче, а челюсть короче, места для этих зубов стало не хватать. У многих людей зубы мудрости прорезываются поздно, растут криво или не появляются вовсе, и стоматологам часто приходится их удалять.

Наконец, к рудиментам человека нередко относят полулунную складку в углу глаза, остаток мигательной перепонки, которая у птиц и рептилий закрывает глаз сбоку. Дарвин упоминал её в своём списке, а сегодня её легко рассмотреть в зеркале.

1.3. Рудименты животных

У животных рудиментов не меньше, чем у человека, и некоторые из них ещё нагляднее. Киты произошли от наземных копытных млекопитающих, которые около пятидесяти миллионов лет назад начали жить у воды. Задних ног у современных китов нет, однако в толще мышц у них сохранились небольшие тазовые кости, не связанные с позвоночником. У некоторых особей находят даже остатки бедренной кости, а палеонтологи описали вымерших китообразных, у которых задние конечности ещё были заметны снаружи.

Похожая история произошла со змеями. У удавов и питонов по бокам от клоаки видны маленькие коготки, так называемые анальные шпоры. Это всё, что осталось от задних ног их ящероподобных предков, и внутри тела к шпорам ведут крошечные кости таза и бедра. Самцы используют шпоры во время ухаживания, так что и здесь рудимент получил новую, второстепенную роль.

Птицы дают пример рудимента, который сохранил форму, но потерял главное назначение. Страус, эму, казуар и киви не летают, хотя крылья у них есть. У киви крылья настолько малы, что спрятаны в оперении и снаружи почти незаметны, а у страуса они служат для равновесия при беге и в брачных танцах. Наконец, у слепыша и крота, живущих под землёй, глаза сильно уменьшены, а у слепыша полностью закрыты кожей. Об атавизмах, то есть о признаках предков, которые неожиданно проявляются у отдельных особей, рассказано во второй главе.