Гомологи и аналоги в биологии примеры. Аналогичные, гомологичные органы, рудименты и атавизмы
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.
В этой небольшой заметке, характеризующей появление у живых организмов в процессе эволюции так называемых гомологичных и аналогичных органов, хотелось бы напомнить вам о двух основных типах эволюционных изменений, которые были подробно описаны еще .
Как репетитору ЕГЭ по биологии, мне кажется важным помнить о каких именно типах эволюционных преобразований идет речь?
Это дивергентный и конвергентный типы преобразований организмов, приводящие к формированию надвидовых (макроэволюция) систематических единиц.
Дивергенция — это тип эволюционных изменений, основанный на постепенном расхождении тех или иных признаков организмов. Дивергенцией объясняется появление гомологичных органов, имеющих общее происхождение, но выполняющих, как правило, различные функции (пишу «как правило», потому что функции у гомологов могут быть как различные , так и сходные ).
Конвергенция — приобретение сходных признаков у не родственных организмов. Конвергенцией объясняется появление аналогичных органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции.
Почему приходится заострять на этом ваше внимание
Да все просто. Поскольку базовых понятий два (дивергенция и конвергенция), объясняющих появление в эволюции двух типов органов (гомологичных и аналогичных), то с вероятностью 50% они запоминаются неправильно.
Возможно, табличка из пособия Т.Л.Богдановой поможет кому-то не путать функции и пути образования гомологичных и аналогичных органов в процессе макроэволюции. Но привожу эту табличку без изменений: именно в таком виде она объясняет почему у учащихся возникает так много путаницы при ответах на многочисленные тестовые задания по выявлению гомологичных и аналогичных органов.
Что неверного в этой таьблице? Первый и третий отличительные признаки «Происхождение» и «Путь образования» действительно подходят для сравнительной характеристики гомологичных и аналогичных органов.
А признак «Функция» является действительным всегда лишь для характеристики аналогичных органов, потому что гомологичными могут быть не только органы, выполняющие различные функции (как написано в таблице), но и сходные .
Например, ноги лошади и ноги человека — явно гомологичные органы, так как имеют общее происхождение, но и функция то у них тоже сходная .
Какой вывод следует сделать
Как репетитор ЕГЭ по биологии, могу посоветовать всегда стараться выделять что-то главное, а что-то второстепенное.
Ничего не запоминайте чисто механически, а выстраивайте в своей голове четкую логическую цепочку из приведенных фактов и следствий. Только тогда можно судить о том, что новый материал не просто запомнился, а именно усвоился.
Ниже приводятся 52 примера заданий из тестовых вариантов ЕГЭ на определение гомологичных и аналогичных органов, присланные мне преподавателем Владимиром Анатольевичем. Решил разместить их в этой статье. Все приводимые здесь примеры гомологичных органов — результат дивергентной эволюции, а примеры аналогичных органов — результат конвергенции.
Примеры заданий на гомологичные органы
- Крылья совы и крылья летучей мыши
- Ласты дельфина и ласты-крылья пингвина
- Конечности крота и конечности лошади
- Ласты китообразных и ластоногих
- Когти барсука и ногти обезьяны
- Киль летучей мыши и киль птицы
- Задние конечности кенгуру и задние конечности тушканчика
- Окраска крыльев бабочки павлиний глаз и бабочки крапивницы
- Ласты ихтиозавра и рука человека
- Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы
- Лепестки розы и листья капусты
- Листья паслена и усы гороха
- Видоизмененные листья: лепестки розы, усы гороха, иголки кактуса.
- Шишки ели и стробила хвоща
- Перистосложный лист гороха и прилистники-кувшинчики непентес
- Стеблевые чешуи хвоща и колючки барбариса
- Тычинки цветка мака и почечные чешуи
- Бутон цветка и почка
- Конечности позвоночных
- Гомологи передней конечности шимпанзе: 1) рука человека 2) крыло птицы 3) ласт кита
- Колючки кактуса и усики гороха
- Ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука
- Корневище ландыша клубни картофеля
- Китовый ус и усы сома
- Чешуя змеи и перо птицы
- Ноги бабочки и ноги жука
- Когти кошки и ногти обезьяны
- Нос обезьяны и хобот слона
- Предплечье лягушки и курицы
- Волосы человека и шерсть собаки
Примеры заданий на аналогичные органы
- Конечности позвоночных животных и насекомых
- Крылья птиц и насекомых
- Глаза головоногих моллюсков и глаза позвоночных животных
- Роговые чешуи ящерицы и панцирь черепахи – аналоги
- Форма тела акулы и дельфина
- Передние конечности насекомого медведки и крота
- )Шипы розы и иголки кактуса
- Зубы кошки и зубы акулы
- Листья и шипы
- Семена растений и споры мхов
- Усики клубники и воздушные корни
- Жабры рака и рыбы
- Роющие конечности крота и медведки
- Аналогами передней конечности шимпанзе являются: 1) хобот слона, 2) клешня рака, 3) щупальца осьминога, 4) ногощупальца скорпиона
- Колючки барбариса и колючки боярышника
- Хорда ланцетника и позвоночник человека
- Панцирь черепахи и раковина улитки
- Легкие амфибии и легкие пауков
- Усы рака и усы сома
- Глаза осьминога и собаки
- Крылья летучей мыши и стрекозы
- Плавник кита и хвостовой плавник рака
Считаю совершенно неправильным, когда в тесты КИМов ЕГЭ помещают задания на определение гомологов или аналогов, по которым в разных учебниках
Рудименты - органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, у кита - кости таза. У человека:
- волосы на теле,
- третье веко,
- копчик,
- мышца, двигающая ушную раковину,
- аппендикс и слепая кишка,
- зубы мудрости.
Атавизмы - органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека - волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы - это уродства, а рудименты есть у всех.
Гомологичные органы - внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции . (Дивергенция - процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.
Аналогичные органы - внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции . Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.
Конвергенция - процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:
- водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
- быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус).
1. Установите соответствие между примером эволюционного процесса и способами, которыми он достигается: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) передние конечности кошки и верхние конечности шимпанзе
Б) крыло птицы и ласты тюленя
В) щупальце осьминога и рука человека
Г) крыло пингвина и плавники акулы
Д) разные типы ротовых аппаратов у насекомых
Е) крыло бабочки и крыло летучей мыши
Ответ
2. Установите соответствие между примером и процессом макроэволюции, которую он иллюстрирует: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие крыльев у птиц и бабочек
Б) окраска шерсти у серой и черной крыс
В) жаберное дыхание у рыб и раков
Г) разная форма клювов у большой и хохлатой синиц
Д) наличие роющих конечностей у крота и медведки
Е) обтекаемая форма тела у рыб и дельфинов
Ответ
3. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) конечности пчелы и кузнечика
Б) ласты дельфина и крылья-ласты пингвина
В) крылья птицы и бабочки
Г) передние конечности крота и насекомого медведки
Д) конечности зайца и кошки
Е) глаза кальмара и собаки
Ответ
4. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) конечности крота и зайца
Б) крылья бабочки и птицы
В) крылья орла и пингвина
Г) ногти человека и когти тигра
Д) жабры краба и рыбы
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие небольшого числа пальцев в конечности лошади и страуса служит примером
1) конвергенции
2) морфофизиологического прогресса
3) географической изоляции
4) экологической изоляции
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Пример рудиментарного органа у человека –
1) слепая кишка
2) многососковость
3) жаберные щели у эмбриона
4) волосяной покров головы
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К рудиментам относят
1) ушные мышцы человека
2) пояс задних конечностей кита
3) слаборазвитый волосяной покров на теле человека
4) жабры у эмбрионов наземных позвоночных
5) многососковость у человека
6) удлиненные клыки у хищников
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. В результате какого эволюционного процесса водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) приобрели сходную форму тела
1) дивергенции
2) конвергенции
3) ароморфоза
4) дегенерации
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая пара водных позвоночных животных подтверждает возможность эволюции на основе конвергентного сходства?
1) синий кит и кашалот
2) голубая акула и дельфин афалина
3) морской котик и морской лев
4) европейский осетр и белуга
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие различных по строению конечностей у млекопитающих, принадлежащих к разным отрядам, – это пример
1) ароморфоза
2) идиоадаптации
3) регенерации
4) конвергенции
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением крыльев у разных животных и определите: (А) как эволюционисты называют эти органы, (Б) к какой группе эволюционных доказательств относят эти органы и (В) в результате какого механизма эволюции они образовались.
1) гомологичные
2) эмбриологические
3) конвергенция
4) дивергенция
5) сравнительно-анатомические
6) аналогичные
7) движущая
8) палеонтологические
Ответ
Установите соответствие между примерами объектов и методами изучения эволюции, в которых используются эти примеры: 1) палеонтологический, 2) сравнительно-анатомический. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) колючки кактуса и колючки барбариса
Б) останки зверозубых ящеров
В) филогенетический ряд лошади
Г) многососковость у человека
Д) аппендикс у человека
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой признак у человека считают атавизмом?
1) хватательный рефлекс
2) наличие аппендикса в кишечнике
3) обильный волосяной покров
4) шестипалая конечность
Ответ
1. Установите соответствие между примером и типом органов: 1) Гомологичные органы 2) Аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Предплечье лягушки и курицы
Б) Ноги мыши и крылья летучей мыши
В) Крылья воробья и крылья саранчи
Г) Плавники кита и плавники рака
Д) Роющие конечности крота и медведки
Е) Волосы человека и шерсть собаки
Ответ
2. Установите соответствие между формами приспособленности организмов к среде обитания и органами, которые у них сформировались: 1) гомологичные, 2) аналогичные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) обтекаемая форма головы акулы и дельфина
Б) крыло совы и крыло летучей мыши
В) конечность лошади и конечность крота
Г) глаз человека и глаз осьминога
Д) плавники карпа и ласты морского котика
Ответ
Установите соответствие между характеристиками органов и сравнительно-анатомическими доказательствами эволюции: 1) гомологичные органы, 2) аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отсутствие генетического родства
Б) выполнение различных функций
В) единый план строения пятипалых конечностей
Г) развитие из одинаковых эмбриональных зачатков
Д) формирование в сходных условиях
Ответ
1. Установите соответствие между примером и признаком: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) зубы мудрости
Б) многососковость
В) мышцы, двигающие ушную раковину
Г) хвост
Д) сильно развитые клыки
Ответ
2. Установите соответствие между эволюционными признаками человека и их примерами: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) мышцы ушной раковины
Б) хвостовые позвонки
В) волосяной покров на лице
Г) наружный хвост
Д) червеобразный отросток слепой кишки
Ответ
3. Установите соответствие между особенностями строения организма человека и сравнительно-анатомическими доказательствами его эволюции: 1) атавизмы, 2) рудименты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) складки мигательной перепонки
Б) добавочные пары молочных желёз
В) сплошной волосяной покров на теле
Г) недоразвитые ушные мышцы
Д) аппендикс
Е) хвостовидный придаток
Ответ
4. Установите соответствие между структурами организма человека и свидетельствами эволюции: 1) рудимент, 2 атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) ушные мышцы
Б) аппендикс
В) копчиковые позвонки
Г) густой волосяной покров на всем теле
Д) многососковость
Е) остаток третьего века
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением обитателей вод разных классов позвоночных и определите, (А) какой способ эволюционного процесса иллюстрирует рисунок, (Б) в каких условиях протекает этот процесс и (В) к каким результатам приводит. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) гомологичные органы
2) конвергенция
3) происходит у родственных групп организмов, которые живут и развиваются в разнородных условиях среды
4) рудиментарные органы
5) происходит в одинаковых условиях существования животных, относящимся к разным систематическим группам, которые приобретают сходные черты строения
6) аналогичные органы
7) дивергенция
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К терминам эволюционного учения относят
1) дивергенция
2) мониторинг
3) естественный отбор
4) плазмида
5) панспермия
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых указаны сравнительно-анатомические методы изучения эволюции. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. (1) Аналогичные органы свидетельствуют о сходстве приспособлений к одинаковым условиям среды у разных организмов, возникающих в ходе эволюции. (2) Примером гомологичных органов являются передние конечности кита, крота, лошади. (3) Рудименты закладываются в эмбриогенезе, но полностью не развиваются. (4) Эмбрионы разных позвоночных в пределах типа имеют сходное строение. (5) В настоящее время составлены филогенетические ряды для слонов, носорогов.
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
БИОЛОГИЯ. 11 КЛАСС. ЭВОЛЮЦИЯ.
Гомологичные и аналогичные органы
Ниже перечисляется ряд органов животных:
1 – рука шимпанзе
15 – жабры рыбы
2 – передние лапы кошки
16 – чешуйки на коже ящерицы
3 – хобот слона
17 – панцирь черепахи
4 – крыло птицы
18 – перья на теле птицы
5 – крыло летучей птицы
19 – чешуйки на ногах курицы
6 – «пятак» свиньи
20 – иголки на теле ежа
7 – ласты пингвина
21 – волоски на теле бабочки
8 – клешня рака
22 – щупальца осьминога
9 – клешня скорпиона
23 - волоски на теле тарантула
10 – легкие лягушки
24 – иголки ехидны
11 – легкие голубя
25 – верхняя губа и нос лошади
12 – трахеи плавунца
26 – ласты кита
13 – жабры рака
27 – передние ноги лошади
14 – жабры беззубки
28 – щупальца гидры
Какие из этих органов являются гомологами руки человека?
Какие из них являются аналогами руки шимпанзе?
Какие из них - гомологи губы и носа кошки?
Какие из них гомологи легких кошки?
Какие из них – аналоги легких кошки?
Какие из них - гомологи волос кошки?
Какие из них - аналоги волос кошки?
Ответы: 1) 1, 2, 4, 5, 27
2) 3, 8, 9, 22, 28
3) 6,25
4) 10, 11
5) 12, 13, 14, 15
6)16, 17, 18, 19, 20, 24
7) 21, 23
Направления и пути эволюции.
Ниже перечислены названия животных, растений, органов и биологических явлений:
А- кенгуру П – атавизм
Б – утконос Р - рудимент
В – пингвин С – биогенетический закон
Г- археоптерикс Т- ароморфоз
Д- летучая мышь У – аналогичные органы
Е- крокодил Ф – гомологичные органы
Ж- стегоцефал Х – идиоадаптация
И- латимерия Ч – регенерация
К – ланцетник Ш – конвергенция
Л – зверозубые ящеры Щ - дегенерация
М – эвглена Ю – дивергенция
Н – псилофиты Я – мутация
О – ехидна
Определите: А) К каким явлениям из перечисленных относятся:
Возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;
Образование усиков на листьях гороха;
Утрата листьев у кактуса;
Образование хобота у слона;
Возникновение постоянной температуры тела (теплокровности) у млекопитающих;
Зачатки тазовых костей в толще мышц у кита;
Зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;
Сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;
Внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;
Сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;
Сходство заростка папоротника с водорослями;
Сходство головастика лягушки с рыбой;
Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:
15) между растениями и животными;
16) Между позвоночными и беспозвоночными;
17) между рыбами и земноводными;
18) между пресмыкающимися, птицами и млекопитающими.
В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:
19) между рыбами и земноводными?
20) между пресмыкающимися и птицами;
21) между пресмыкающимися и папоротникообразными;
22) между водорослями и папоротникообразными.
ОТВЕТЫ: 1-Т, 2-Х, 3-Щ, 4-Х, 5-Т, 6-Щ, 7-Р, 8-П, 9-Р, 10-Ф, 11-У, 12-С, 13-С, 14 –С, 15-С, 16-К, 17-И,
18-Б, 19-Ж, 20-Г, 21-Л, 22-Н