Морфологические методы. Использование морфологических (сравнительно-анатомических, гистологических и др.) методов изучения эволюции основано на принципе: глубокое внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм.
Гомология органов. Органы с общим планом строения, развивающиеся из сходных зачатков, находящиеся в сходном соотношении с другими органами и выполняющие как сходные, так и различные функции, называются гомологичными. Другими словами, это органы, имеющие глубокое сходство в строении, основанное на единстве происхождения соответствующих организмов.
Различные по внешнему виду и функциям конечности млекопитающих состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья, запястья, пясти, фаланг пальцев (рис. 6.14). Во всех случаях сохраняются единый план строения, сходства во взаимоотношении конечностей с остальными органами и онтогенетического развития.
Рис. 6.14. Схема строения скелета передней конечности представителей разных отрядов млекопитающих: А – финвала (Balaenoptera physalus); Б – гигантского броненосца (Priudontes giganteus); В – рыжей вечерницы (Nyctalus noctula); Г – гориллы (Gorilla gorilla); Д – крота (Talpa europaea); Е – сивуча (Eumetopias jubatus), Ж – лошади Пржевальского (Equus przewalskii) (по И. Херань, 1968)
Установление гомологии органов позволяет сделать вывод о родстве исследуемых организмов. Крупным успехом сравнительной анатомии в прошлом веке было, например, установление гомологии слуховых косточек позвоночных. Сравнение строения черепа в ряду низших и высших позвоночных (рис. 6.15) показывает, что у акуловых рыб центральная из костей – будущая наковальня – занимает в черепе важное конструктивное положение, являясь одной из мощных костей черепа. У костистых рыб она резко сокращается в размерах, сохраняя, однако, важное значение в конструкции черепа. У рептилий она резко изменена и служит рычагом при подвеске челюсти, а у млекопитающих занимает место в системе слуховых косточек.
Рис. 6.15. Гомология слуховых косточек среднего уха. Сравнительно-анатомический ряд позволяет восстановить эволюционный путь становления слуховых косточек млекопитающих: А – костистой рыбы; Б – пресмыкающегося; В – млекопитающего (из Н.Н. Иорданского, 1979): 1 – квадратная кость – наковальня млекопитающих; 2 – сочленовная кость – молоточек; 3 – гиомандибуляре – стремечко; 4 – зубная кость; 5 – угловая кость – барабанная кость млекопитающих; 6 – гиоид
Рис. 6.16. Гомология некоторых органов у растений: А – перисто-сложный лист гороха с прилистниками и усиками; В – кувшинчики непентеса; В – чешуйки на корневище; Г – стеблевые чешуи хвоща; Д – колючки барбариса; Е – почечные чешуи. Все эти образования являются видоизменениями листовой пластинки. Постепенный переход от тычинок к лепесткам (Ж) в цветке белой кувшинки (Nymphaea alda) показывает путь происхождения тычинок (по И.М. Полякову, 1941; Ф.Н. Правдину, 1968)
Пример гомологии у представителей царства растений приведен на рис. 6.16. Явление гомологии, или гомологического сходства, необходимо отличать от явления аналогии, или аналогичного сходства. Аналогичные органы лишь внешне сходны, что вызвано, как правило, выполнением сходных функций, а не общим происхождением. Для установления родства и выяснения путей эволюции изучаемых групп эти органы не имеют значения. На рис. 6.17 изображены колючки акации, барбариса, боярышника и ежевики. Все эти органы аналогичные и не свидетельствуют о родстве рассматриваемых форм, показывая лишь сходные направления приспособления, вызываемые в процессе эволюции действием естественного отбора (сохранялись и получали развитие формы растений, защищенные от поедания крупными растительноядными позвоночными).
Рис. 6.17. Примеры аналогичных органов у растений: А – колючка барбариса обыкновенного (Berberis vulgaris), возникает из листьев; Б – колючка белой акации (Robinia pseudacacia)–из прилистников; В – колючка боярышника (Crataegus oxyacantha) – из побега; Г – колючка ежевики (Rubus caesius) – из коры (по Ф.Н. Правдину, 1968 с дополнениями)
Иногда сходство аналогичных органов бывает столь глубоким, что для выявления их характера требуются специальные сравнительно-анатомические и эмбриологические исследования. Строение глаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков, несмотря на удивительное сходство, является аналогичным (рис. 6.18). Глаз кальмара и глаз позвоночного развиваются из разных зачатков, сходство же определяется физической природой света. Недаром конструкция любого фотографического аппарата в точности повторяет строение глаза: хрусталик – объектив, радужина – диафрагма, сетчатка – чувствительная пленка, механизм аккомодации – наводка на резкость.
Рис. 6.18. Примеры аналогичных органов у животных. Сходство в строении глаза наземных позвоночных (А) и головоногих моллюсков (Б) основано на аналогии, поскольку органы развиваются из разных зачатков (из В. Даудесвелла, I960)
Выявление характера сходства (гомология или аналогия) позволяет выяснить пути эволюционного развития, установить родство групп и, наконец, может показать направление действия естественного отбора.
