Evidence of evolution

Changes in populations observed today prove not only the existence of evolution, but also the existence of a number of mechanisms necessary for the evolutionary origin of all species from a common ancestor. It was found that genomes are susceptible to a variety of mutations , including intron transfer, gene duplication , recombination , transposition , retroviral insertions ( horizontal gene transfer ), replacement, removal and insertion of individual nucleotides , as well as chromosomal rearrangements . Such chromosomal rearrangements as genome duplication ( polyploidy ), unequal crossing over , chromosome inversion , translocation , division, fusion, duplication and removal of chromosomes are known ^{[8] [9]} . There is also a change in the structure of organisms ^{[10] [11]} and functional changes ^{[10] [12]} - various adaptations ^[13] , the emergence of the ability to absorb a new type of food (including nylon and pentachlorophenol, the production of which began in the 1930s ) ^[14] , etc. In addition, all sorts of intermediate stages of the emergence of new species were discovered, which indicates the smooth nature of speciation.

The rapid evolution of lizards in the new environment

According to a study published in 2008 , a population of wall lizards Podarcis sicula in just 36 years (the period extremely short for evolution), the size and shape of the head changed, the strength of the bite increased, and new structures developed in the digestive tract. These physical changes occurred simultaneously with major changes in population density and social structure.

In 1971, five pairs of adult Podarcis sicula from the island of Pod Kopiste were transported to the neighboring island of Pod Markaru (these Croatian islands are located in the south of the Adriatic Sea , near Lastovo ). The conditions at the new location were close to their usual habitat, land predators were absent, and for three decades, lizards naturally spread around the island (displacing the local population of Podarcis melisellensis ). When the researchers returned to Pod Markaru, they found that the lizards on this island are significantly different from the lizards on Pod Kopist. Comparison of mitochondrial DNA showed that the populations are genetically indistinguishable, but at the same time, in the population with Pod Markaru, the average size of individuals is increased, the hind limbs are shorter, the maximum running speed is lower, and the reaction to the attack of predators is different. These changes in structure and behavior are explained by the lesser activity of predators on Pod Markaru and the presence of more dense vegetation, which contributes to camouflage. In addition, in the new population, the size and shape of the head changed significantly, it became more massive, the strength of the bite increased. These physical changes correspond to a change in diet: P. sicula with Pod Kopiste is predominantly insectivorous , and the diet of lizards at Pod Markaru, depending on the season, almost two-thirds consists of plant foods. Plants in the new habitat are hard and fibrous, and powerful jaws allow better bite and crush plant foods.

The most unexpected ^[15] difference was the presence in the new population of the ileocecal (ileo-cecal) valve, designed to slow the passage of food by creating fermentation chambers in the intestine, in which microbes can break up difficult to digest pieces of vegetation. These valves have never been discovered in this species of lizards, including the original population from the island of Pod Kopiste. Specialists call them "evolutionary innovation, a new property that was absent in the ancestral population and developed during the evolution of these lizards" ^[16] . In addition, in the intestines of the new population, nematodes are present that are absent in the original population.

Changes in diet also caused changes in population density and social structure. Due to the fact that plants are a much larger, more predictable and reliable source of food than insects, the number of lizards has increased. In addition, the need to chase prey disappeared, which led to the fact that the lizards ceased to aggressively defend their territories ^[17] .

Developing antibiotic and pesticide resistance

The development and spread of antibiotic resistance in bacteria and pesticide resistance in plants and insects is evidence of species evolution. The emergence of vancomycin-resistant forms of Staphylococcus aureus and the danger they pose to hospital patients are a direct result of evolution through natural selection . Another example is the development of Shigella strains resistant to antibiotics from the sulfanilamide group ^[18] . The emergence of DDT- resistant malaria mosquitoes and the development of myxomatosis resistance in Australian rabbit populations demonstrate the effects of evolution under selection pressure under rapid generational change.

Over the past 50 years, more than 2500 cases of adaptation of insect pests to various pesticides have been recorded. Therefore, to control pests, instead of ordinary poisons, they try to use biological pesticides - entomopathogenic viruses . In particular, to combat the codling moth Cydia pomonella (whose larvae are the same “worms” in worm apples), Cydia pomonella granurovirus ) is actively used (CpGV). But in 2003, the first cases of a decrease in the effectiveness of the virus were recorded, and by 2005 populations of the codling moth appeared, in which resistance to the virus increased 100,000 times compared to the original. It was established that the cause of resistance is a mutation in the sex Z chromosome ^[19] .

Speciation Examples

According to the synthetic theory of evolution , the formation of new species occurs as a result of the separation of individuals of one species into groups that do not interbreed. Such a separation can be caused by various reasons, such as the presence of insurmountable geographical barriers ( allopatric speciation ) or the division into ecological niches within the same range ( sympatric speciation ). After the emergence of different types of isolation between populations, populations begin to evolve independently, as a result of which genetic differences gradually accumulate between populations, and after some time genetic incompatibility is achieved - crossing is impossible.

In addition, new species can arise almost instantly (on a geological time scale) through polyploidy (a multiple increase in the number of chromosomes in a cell) and hybridization (cross-breeding of various species).

Observations of modern species show that speciation is ongoing in existing populations.

The historical examples of speciation observed by humans (as a result of artificial selection ) include the removal of domestic mulberry ( Bombyx mori ) from the domesticated population of wild mulberry silkworm. Crosses between these forms practically do not occur and practically do not give offspring capable of multiplying, therefore, reproductive isolation takes place.

Intermediate stages of speciation

In the definition of the concept of a biological species , almost complete reproductive isolation in natural conditions is essential ^[20] . If speciation occurs gradually, as a result of small sequential changes, then today we must observe all possible stages of speciation, and therefore all possible stages of reproductive isolation: free crossbreeding between populations, difficult crossbreeding, decreased fertility of offspring, sterile offspring, and finally - complete genetic isolation. If nothing like this can be found among modern species, then the foundations of evolutionary doctrine are refuted, that is, this is an example of the falsifiability of evolutionary doctrine ^[21] .

There are many examples of how different species can interbreed under exceptional conditions. For example, a black crow and a gray crow have different ranges , but at the intersection of these ranges, species can form hybrids . Another example is the various species of fish of the genus Chukuchans from the Platte River , which live nearby, but rarely cross ^[22] .

Incomplete speciation can be observed in various ring species ^[23] : representatives of the species live around mountains, ponds, etc., while neighboring populations interbreed and vary slightly, and the extreme forms differ significantly and do not cross (see diagram). An example of a ring species is the lungless salamander Ensatina eschscholtzii , which lives on the slopes of the mountains near the Pacific coast of North America . Depending on the habitat around the mountains, salamanders form various forms, gradually changing their morphological and environmental characteristics. The extreme forms of Ensatina eschscholtzii eschscholtzii and Ensatina eschscholtzii klauberi , the first of which is reddish in color and the second in black and white, coexist in a narrow mountain zone in southern California , but do not cross each other ^{[23] [24]} . Other examples of ring species are green scum ( Phylloscopus trochiloides ), deer mouse ( Peromyscus maniculatus ), ground snail Partula olympia , Drosophila Drosophila paulistorum .

Many hybrids have reduced fertility . In shrew hybrids of the shrew genus, reproduction is difficult due to the difference in chromosome sets. The same effect was observed in the laboratory when Drosophila pseudoobscura was crossed from Utah and California . Fertility is also reduced in frog hybrids from the Bombinatoridae family of red-bellied toad ( Bombina bombina ) and yellow-bellied toad ( Bombina variegata ) ^[25] .

Many other species can produce sterile hybrid offspring. Among them - various amphibians (for example, some species of frogs from the genus Rana ) and mammals (for example, a mule - a hybrid from a horse and a donkey crossing - as a rule, barren). Hybrids of comb triton and marble triton are sterile due to the presence of unpaired chromosomes ^[26] .

When a number of other species are crossed, fertilization is achieved, but later the embryo dies. An example is a leopard frog ( Rana pipiens ) and a forest frog ( Rana sylvatica ) from the genus of real frogs ^[27] . A similar situation is observed in Drosophila and in some plants, such as common cotton ( Gossypium hirsutum ) and Barbados cotton ( Gossypium barbadense ) ^[28] .

Polar bear

A specific example of large-scale evolutionary changes due to incomplete speciation is the polar bear ( Ursus maritimus ), which, despite being related to the brown bear ( Ursus arctos ), which is obvious due to the fact that these species can interbreed and produce prolific offspring ^[29] , has acquired significant физиологические различия с бурым медведем. Эти различия позволяют белому медведю комфортно жить в условиях, в которых бурый медведь не выжил бы. В частности, белый медведь способен проплыть десятки километров в ледяной воде, его окраска сливается со снегом, он не замерзает в Арктике . Всё это возможно благодаря конкретным изменениям: белая окраска способствует маскировке хищника при охоте на тюленей ; полые волоски увеличивают плавучесть и сохраняют тепло; слой подкожного жира, толщина которого к зиме доходит до 10 сантиметров, обеспечивает дополнительную теплоизоляцию; удлинённая, по сравнению с другими медведями, шея позволяет легче держать голову над водой во время плавания; увеличенные лапы с перепонками действуют как весла; небольшие бугорки и полости-присоски на подошвах уменьшают опасность поскользнуться на льду, а плотная шерсть на подошвах защищает лапы от сильного холода и обеспечивает трение; уши меньше, чем у других медведей, и уменьшают потери тепла; веки действуют как солнечные очки; зубы острее, чем у других медведей, и больше подходят для полностью мясного рациона; увеличенный объём желудка позволяет голодному хищнику съесть сразу целого тюленя, кроме того, белый медведь способен обходиться без пищи до девяти месяцев за счет переработки мочевины ^{[30] [31]} .

Наблюдаемое видообразование

Судя по палеонтологической летописи и по измерениям скорости мутаций, полная несовместимость геномов, делающая невозможным скрещивание, достигается в природе в среднем за 3 млн лет ^[32] . А значит, наблюдение образования нового вида в естественных условиях в принципе возможно, но это редкое событие. В то же время, в лабораторных условиях скорость эволюционных изменений может быть увеличена, поэтому есть основания надеяться увидеть видообразование у лабораторных животных ^{[33] [34]} .

Известны многие случаи видообразования посредством гибридизации и полиплоидизации у таких растений как конопля , крапива , первоцвет , редька, капуста , а также у различных видов папоротников . В ряде случаев видообразование у растений происходило без гибридизации и полиплоидизации ( кукуруза ^[35] , стефаномерия Stephanomeria malheurensis из семейства астровых ^[36] ).

Дрозофилы , также известные как плодовые мухи, входят в число наиболее изученных организмов. С 1970-х годов зафиксированы многие случаи видообразования у дрозофил. Видообразование происходило, в частности, за счёт пространственного разделения, разделения по экологическим нишам в одном ареале, изменения поведения при спаривании, дизруптивного отбора , а также за счет сочетания эффекта основателя с эффектом бутылочного горлышка (в ходе экспериментов founder-flush ).

Видообразование наблюдалось в лабораторных популяциях комнатных мух , мух Eurosta solidaginis , яблонных мух-пестрокрылок, мучных жуков , комаров и других насекомых.

Известны случаи, когда в результате давления отбора (в присутствии хищников) одноклеточные зелёные водоросли из рода хлорелла образовывали многоклеточные колониальные организмы , а у бактерий в аналогичных условиях менялось строение и увеличивались размеры (c 1,5 до 20 микрометров за 8—10 недель). Являются ли эти случаи примерами видообразования, зависит от того, какое используется определение вида (при бесполом размножении нельзя использовать критерий репродуктивной изоляции ) ^{[37] [38]} .

Видообразование также наблюдалось и у млекопитающих . Шесть случаев видообразования у домовых мышей на острове Мадейра за последние 500 лет были следствием исключительно географической изоляции, генетического дрейфа и слияния хромосом. Слияние двух хромосом — это наиболее заметное различие геномов человека и шимпанзе , а у некоторых популяций мышей на Мадейре за 500 лет было девять подобных слияний ^{[2] [39]} .

Яблонная муха

Яблонная пестрокрылка Rhagoletis pomonella является примером наблюдаемого симпатрического видообразования (то есть видообразования в результате разделения по экологическим нишам ) ^{[40] [41]} . Первоначально вид обитал в восточной части США . До появления европейцев личинки этих мух развивались только в плодах боярышника . Однако с завозом в Америку яблонь (первое упоминание яблонь в Америке — 1647 год ), открылась новая экологическая ниша. В 1864 году личинки Rhagoletis pomonella были обнаружены в яблоках, тем самым зафиксирована яблонная раса этого вида ^[42] . За полтора века наблюдений они очень сильно разошлись. Теперь мухи почти не скрещиваются друг с другом (уровень гибридизации не превышает 4—6 %). Яблоневая муха спаривается почти исключительно на яблонях, а боярышниковая — на боярышнике, что, учитывая разное время созревания плодов, приводит к репродуктивной изоляции . В скором времени возможно полное превращение этих подвидов в самостоятельные виды.

У пестрокрылок известно ещё несколько видов-двойников, которые живут на разных видах растений, — предположительно, видообразование у них протекало именно по описанной схеме ^{[43] [44] [45]} .

Экспериментальная эволюция и искусственный отбор

Опыты Г. Шапошникова по искусственной эволюции

В конце 1950-х — начале 1960-х годов известный советский биолог Г. Х. Шапошников провёл ряд опытов, в процессе которых проводилась смена кормовых растений у различных видов тлей . Во время опытов впервые наблюдалась репродуктивная изоляция использованных в эксперименте особей от исходной популяции, что свидетельствует об образовании нового вида ^{[46] [47] [48] [49]} .

Эволюция кишечной палочки в лаборатории

Группе биологов из Университета штата Мичиган под руководством Ричарда Ленски удалось смоделировать в лаборатории процесс эволюции живых организмов на примере бактерии кишечной палочки ( Escherichia coli ).

В силу скорости размножения смена поколений кишечной палочки происходит крайне быстро, поэтому учёные надеялись, что длительное наблюдение продемонстрирует механизмы эволюции в действии. На первом этапе эксперимента, в 1988 году , 12 колоний бактерий были помещены в идентичные условия: изолированную питательную среду, в которой присутствовал только один источник питательных веществ — глюкоза . Кроме этого, в среде был цитрат , который в присутствии кислорода эти бактерии не могут использовать в качестве источника пищи. За прошедшие три десятка лет сменилось более 68 тысяч поколений бактерий, эксперимент продолжается ^[50] .

Учёные наблюдали за изменениями, происходящими с бактериями. Большинство из них носили одинаковый характер во всех популяциях — например, размер бактерий увеличивался, хотя и разными темпами. Однако где-то между поколениями номер 31 тысяча и 32 тысячи в одной из популяций произошли кардинальные изменения, не наблюдавшиеся в остальных. Бактерии приобрели способность усваивать цитрат . Используя сохранённые образцы бактерий из различных поколений, исследователям удалось установить, что начало серии изменений, которые привели к образованию новой разновидности бактерий, произошло в районе поколения номер 20 тысяч и только в этой колонии ^{[3] [51]} .

Экспериментаторами был обнаружен ранее не ожидавшийся процесс: экологическая девирсификация в популяции Ara-2 замечена в 2014 году, а в 2017-м усложнение популяций и их взаимодействия стало наблюдаться в 9 из 12 популяций. Это меняет представления об адаптации бесполой популяции к стабильным условиям среды ^[52] .

Общепринятая в научном сообществе классификация живых организмов представляет собой многоуровневую иерархическую структуру : организмы делятся на царства , царства делятся на типы , типы — на классы , классы — на отряды , и так далее. В результате такого ветвления получается филогенетическое дерево ^{[~ 4]} . Существуют разногласия между биологами по поводу отнесения отдельных видов к конкретным группам, но эти противоречия имеют частный характер. Практика показывает, что биологические классификации, построенные на основе разных признаков, в тенденции стремятся к одной и той же древовидной иерархической схеме — естественной классификации. А значит, в основе этой классификации, возможно, существует закономерность.

Именно такой результат можно ожидать при эволюционном происхождении животных от общего предка ^{[~ 5]} . Ветвление филогенетического дерева соответствует делению популяций в процессе видообразования.

Как правило, объекты, возникшие не в ходе эволюции, не обладают этим свойством. Невозможно объективно построить иерархию элементарных частиц , химических элементов , планет Солнечной системы . Также не существует объективной иерархии таких сознательно созданных объектов, как книги в библиотеке, дома, мебель, машины. Можно при желании объединять эти объекты в различные иерархии, но нет единственной объективной иерархии, принципиально лучшей, чем все остальные ^[53] .

Существует ряд статистических методов для точной оценки того, насколько объекты с разными свойствами укладываются в ту или иную иерархию ^[54] . Эти методы измеряют так называемый «филогенетический сигнал», позволяя отличить мнимые закономерности от объективных. Например, у любого «генеалогического древа» автомобилей будет низкий уровень филогенетического сигнала ^{[55] [56]} . У эволюционного дерева и у различных его частей, напротив, стабильно чёткий филогенетический сигнал ^{[56] [57] [58]} .

Есть несколько источников данных, на основе которых можно делать выводы о степени родства между видами. Если существует единое эволюционное дерево, объединяющее все виды в объективную генеалогию , то все данные должны подтверждать эту генеалогию ^[59] . Филогенетические деревья, построенные независимо, должны соответствовать друг другу. Наиболее простой, хотя и не очень точный способ построить такое дерево — сравнение строения организмов животных: чем меньше различий между видами, тем меньше поколений отделяют их от общего предка. Палеонтологическая летопись позволяет установить родство между классами животных. Например, найденные остатки пернатых нептичьих динозавров свидетельствуют о происхождении птиц от первых. Биогеография и эмбриология также дают информацию об эволюционной близости видов. Наиболее точный источник данных, недоступный во времена Дарвина — сравнительный анализ геномов различных организмов. Эволюционное дерево можно построить по каждому отдельно взятому гену, также исследователи рассматривают всевозможные некодирующие белки ́ последовательности.

Все эти источники информации дают одинаковую картину с точностью до погрешности используемых методов. Тот факт, что эволюционные деревья, построенные по разным данным, соответствуют друг другу, объясняется эволюционной теорией. Другие объяснения отсутствуют: например, нет никаких причин, почему организмы, сходные по строению, должны иметь сходные некодирующие последовательности в геноме, если они не произошли от одного предка ^[60] .

Как правило, ископаемые остатки растений и животных разлагаются и исчезают без следа. Но иногда биологические ткани замещаются минеральными веществами, и образуются окаменелости . Обычно находят окаменевшие кости или раковины, то есть твёрдые части живых организмов. Иногда находят отпечатки следов животных или следы их жизнедеятельности. Ещё реже находят животное целиком — вмороженным в лёд в районах современной вечной мерзлоты , попавшим в окаменевшую позже смолу древних растений ( янтарь ) или в другую естественную смолу — асфальт .

Изучением ископаемых остатков занимается палеонтология . Как правило, осадочные породы залегают слоями, поэтому более глубокие слои содержат окаменелости из более раннего периода ( принцип суперпозиции ). А значит, сравнивая ископаемые формы из последовательных напластований, можно делать выводы об основных направлениях эволюции живых организмов. Для оценки возраста окаменелостей используются многочисленные методы геохронологии .

При взгляде на палеонтологическую летопись можно сделать вывод, что жизнь на Земле существенно менялась. Чем глубже в прошлое мы смотрим, тем меньше видим общего с современной биосферой. Первые прокариоты (простейшие одноклеточные, не обладающие оформленным клеточным ядром ) появляются приблизительно 3,5 млрд лет назад. Первые одноклеточные эукариоты появляются 2,7—1,75 млрд лет назад. Примерно через миллиард лет, 840 млн лет назад, в палеонтологической летописи появляются первые многоклеточные животные, представители хайнаньской фауны . Согласно опубликованному в 2009 году исследованию, вероятно, более 635 млн лет назад уже существовали многоклеточные, относящиеся к одному из современных типов — губки ^[61] . В период « кембрийского взрыва », 540—530 млн лет назад, за геологически короткий промежуток времени, в геологической летописи появляются остатки представителей большинства современных типов , имеющих скелеты, а ещё через 15 млн лет — первые примитивные позвоночные , похожие на современных миног ^[62] . Челюстноротые рыбы появляются 410 млн лет назад, насекомые — 400 млн лет назад, и ещё 100 млн лет на суше господствуют папоротниковидные , а основными группами наземной фауны остаются насекомые и земноводные . С 250 по 65 млн лет назад на Земле господствующее положение «верховных хищников» и крупных травоядных занимали динозавры и другие завропсиды , самыми распространёнными растениями были саговники и другие группы голосеменных . Первые ископаемые остатки цветковых появляются 140—130 млн лет назад, а начало их широкого распространения относится к середине мелового периода (около 100 млн лет назад). Наблюдаемая картина соответствует происхождению всех видов от одноклеточных организмов и не имеет других научных объяснений ^[63] .

Известное доказательство эволюции — наличие так называемых промежуточных форм , то есть организмов, сочетающих в себе характерные признаки разных видов ^{[~ 1]} . Как правило, говоря о промежуточных (или «переходных») формах имеют в виду ископаемые виды, хотя промежуточные виды не всегда вымирают. На основе филогенетического дерева теория эволюции предсказывает, какие промежуточные формы могут быть найдены, а какие — нет. В соответствии с научным методом , сбывшиеся предсказания подтверждают теорию. Например, зная строение скелета тероподов и произошедших из них птиц, можно предсказать некоторые особенности переходной формы между ними. Можно прогнозировать возможность найти останки животных, имеющих рептильный план строения, но с перьями, или остатки животных, подобных птицам, но с зубами или с длинными хвостами со скелетом из несросшихся позвонков. При этом можно предсказать, что не будут найдены переходные формы между птицами и млекопитающими, например — ископаемые млекопитающие с перьями или подобные птицам ископаемые с костями среднего уха как у млекопитающих ^[64] .

Вскоре после публикации « Происхождения видов » были обнаружены остатки археоптерикса — промежуточной формы между тероподами и птицами (т. е. базального представителя клады Avialae ). Для археоптерикса характерно дифференцированное оперение (типичная птичья черта), а по строению скелета он слабо отличался от динозавров из группы компсогнатов . У него были когти на передних конечностях, зубы и длинный хвост со скелетом из несросшихся позвонков, а предполагаемые уникальные «птичьи» особенности скелета впоследствии были выявлены у ряда других нептичьих динозавров. Позднее были найдены и другие переходные формы между продвинутыми тероподами и птицами ^[65] .

Известно множество других переходных форм, в том числе — от беспозвоночных к рыбам, от рыб к четвероногим , от земноводных к рептилиям и синапсидам и от терапсид к млекопитающим ^[66] .

В некоторых случаях ископаемые переходные формы обнаружить не удалось, например — нет следов эволюции шимпанзе (предположительно, это объясняется отсутствием условий для образования окаменелостей в лесах, где они живут) ^[67] , нет следов ресничных червей , а этот класс объединяет более 3500 видов ^[68] . Разумеется, чтобы фальсифицировать теорию эволюции, недостаточно указать на подобные пробелы в палеонтологической летописи. Чтобы опровергнуть эволюционное учение, потребовалось бы предъявить скелет, не соответствующий филогенетическому дереву или не укладывающийся в хронологическую последовательность. Так, в ответ на вопрос о том, какая находка могла бы сфальсифицировать эволюционную теорию, Джон Холдейн отрезал: «Ископаемые кролики в докембрии !» ^[69] Были найдены миллионы окаменелостей ^[70] около 250 000 ископаемых видов ^[71] , и каждая находка — это проверка теории эволюции, а пройденная проверка подтверждает теорию.

В тех случаях, когда палеонтологическая летопись оказывается особенно полна, появляется возможность построить так называемые филогенетические ряды, то есть ряды видов (родов и т. д.), последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции. Наиболее известны филогенетические ряды человека и лошади (см. ниже), также в качестве примера можно привести эволюцию китообразных ^[72] .

Эволюция человека

Первый опознанный экземпляр неандертальца был найден в 1856 году, за три года до опубликования «Происхождения видов». На момент выхода книги не было известно никаких других ископаемых, подтверждающих эволюционное происхождение человека и человекообразных обезьян от общего предка. Хотя неандерталец является независимым видом из рода людей , с тех пор было найдено множество скелетов промежуточных форм между древними антропоидами и человеком.

Поскольку общий предок человека и шимпанзе передвигался на четырёх конечностях, а мозг у него был не больше, чем у шимпанзе, согласно теории Дарвина в процессе эволюции должно было развиться прямохождение , а также должен был увеличиться объём мозга. Таким образом, должен был существовать один из трёх вариантов промежуточной формы :

1. Промежуточный размер мозга, развивающееся прямохождение.
2. Размер мозга примерно как у шимпанзе, развитое прямохождение.
3. Большой мозг, прямохождение не развито ^[73] .

В 1920-х годах в Африке были обнаружены останки существа, которое Раймонд Дарт назвал австралопитеком . Позднее были найдены и другие останки австралопитеков, в том числе — знаменитая Люси и череп AL 444-2. Австралопитеки жили в восточной и северной Африке 4—2 млн лет назад. Объём мозга австралопитека был немного больше, чем у шимпанзе. Кости таза по строению наиболее близки к костям таза человека. Строение черепа характерно для прямоходящих животных, что можно определить в частности по foramen magnum — отверстию в затылочной кости , соединяющему полость черепа с позвоночным каналом. Более того, в Танзании в окаменевшем вулканическом пепле были обнаружены следы, оставленные двуногими гоминидами. Возраст следов составляет 3,6 млн лет ^{[75] [76]} . Таким образом, австралопитеки представляют собой «переходную форму номер два»: у них было развито частичное прямохождение, но мозг был примерно как у шимпанзе ^[77] .

Позднее были найдены останки ардипитека , возраст которых составляет 4,5 млн лет. Анализ скелета показал, что по земле ардипитеки передвигались на двух задних конечностях, а по деревьям лазали на всех четырёх ^{[78] [79]} . Прямохождение у ардипитеков было слабо развито по сравнению с последующими гоминидами , они не могли преодолевать большие расстояния ^[80] . Ардипитек представляет собой переходную форму между общим предком человека и шимпанзе и австралопитеком.

Итак, в ходе эволюции у гоминид сначала развилось прямохождение, и только затем началось существенное увеличение объёма мозга. У австралопитеков, живших 4—2 млн лет назад, объём мозга был около 400 см³, примерно как у шимпанзе. Человек умелый ( Homo habilis ) жил 2,4—1,4 млн лет назад, размер мозга у него был 500—640 см³. Человек работающий ( Homo ergaster ) жил 1,9—1,4 млн лет назад, размер мозга — 700—850 см³. Человек прямоходящий ( Homo erectus ) жил 1,4—0,2 млн лет назад, размер мозга составлял от 850 см³ у ранних особей до 1100 см³ у поздних. Гейдельбергский человек ( Homo heidelbergensis ) жил 600—350 тысяч лет назад, размер мозга составлял 1100—1400 см³. Неандертальцы жили 350—25 тысяч лет назад, размер мозга составлял 1200—1900 см³. 200 тысяч лет назад появился человек разумный ( Homo sapiens ), размер мозга людей составляет 1000—1850 см³. Согласно современным представлениям, не все перечисленные виды были непосредственными предками современных людей. В частности, неандертальцы развивались параллельно с Homo sapiens . Тем не менее, на примере этих видов можно наблюдать направление эволюции гоминид. Перечисленные виды хорошо представлены в палеонтологической летописи ^{[81] [82]} .

Согласно Дарвину , «в ряду форм, незаметно переходящих одна в другую от какого-либо обезьянообразного существа до человека в его современном состоянии, было бы невозможно точно указать, которой именно из этих форм следует впервые дать наименование „человека“» ^[83] . Именно с этой проблемой и столкнулись современные палеонтологи, вынужденные делить найденные останки гоминид на разные роды. Например, черепа KNM ER 1813 , KNM ER 1470 и OH 24 («Твигги») в разное время классифицировались как Australopithecus habilis и как Homo habilis , просто потому что они оказались на искусственной «границе», произвольно проведённой между практически неразличимыми родами ^[84] .

Эволюция лошади

Эволюция лошади достаточно полно прослеживается в Северной Америке . Древнейший представитель лошадиных — гиракотерий ( Hyracotherium , также известный как Eohippus ) — был размером с лисицу и жил в Северной Америке 54 млн лет назад (нижний эоцен ), а затем распространился в Европу и в Азию ^[86] . Это было животное стройного телосложения, с короткими ногами, но приспособленное к бегу. У него было четыре пальца на передних ногах и три пальца на задних, пальцы располагались практически вертикально. Резцы были маленькие, коренные зубы приплюснуты и покрыты сверху эмалью.

Вероятный путь развития лошадей от гиракотериев к современному виду включает не менее 12 родов и несколько сотен видов . При этом произошли следующие изменения:

• Увеличение размера (от 0,4 до 1,6 м)
• Удлинение ног и стопы
• Редукция боковых пальцев
• Удлинение и утолщение среднего пальца
• Увеличение ширины резцов
• Замещение ложнокоренных зубов коренными
• Удлинение зубов
• Увеличение высоты коронки коренных зубов

Судя по ископаемым растениям из различных слоёв, болотистая местность, в которой обитал гиракотерий, постепенно становилась суше. Предки лошадей стали полагаться на улучшенный за счёт поднятой головы обзор и на высокую скорость бега для спасения от хищников . Если при ходьбе по мягкой болотистой почве большое число пальцев на конечностях было оправдано, то в изменённых условиях жизни для первобытных лошадей стало более выгодным, когда боковые пальцы у них стали постепенно отмирать, а средние — развиваться. Изменение строения зубов объясняется изменением рациона, а именно — переходом с мягкой растительности на траву и листья.

Иногда у лошадей развиваются один или два лишних пальца, чаще всего встречается 2-й (внутренний) палец с вполне развитыми пястными или плюсневыми костями, вполне развитыми суставами пальца и копытом, которое, впрочем, редко касается земли. В случае развития двух лишних пальцев нога получает сходство с ногами предковых видов.

В ходе эволюции каждый новый организм не проектируется с нуля, а получается из старого за счет последовательности небольших изменений. У образовавшихся таким образом структур есть ряд характерных особенностей, указывающих на их эволюционное происхождение. Сравнительно-анатомические исследования позволяют выявить такие особенности.

В частности, эволюционное происхождение исключает возможность целенаправленного заимствования удачных конструкций у других организмов. Поэтому у различных, не близкородственных видов для решения схожих задач используются различные органы. Например, крыло бабочки и крыло птицы развиваются из разных зародышевых листков , крылья птиц представляют собой видоизменённые передние конечности, а крылья бабочки — складки хитинового покрова. Сходство между этими органами поверхностно и является следствием их конвергентного происхождения. Такие органы называют аналогичными ^{[87] [88]} .

Противоположная ситуация наблюдается у близкородственных видов: для совершенно разных задач используются схожие по строению органы. Например, передние конечности позвоночных выполняют самые разные функции, но при этом имеют общий план строения, занимают сходное положение и развиваются из одних и тех же зачатков, то есть являются гомологичными ^[4] . Сходство строения крыла летучей мыши и лапы крота невозможно объяснить с точки зрения полезности. В то же время, теория эволюции даёт объяснение: единую структуру конечности четвероногие позвоночные унаследовали от общего предка ^[89] .

Каждый вид наследует от предкового вида большинство его свойств — в том числе иногда и те, которые для нового вида бесполезны. Изменения обычно происходят за счет постепенного последовательного преобразования признаков предкового вида. Сходство гомологичных органов, не связанное с условиями их функционирования — свидетельство их развития в ходе эволюции из общего прототипа, имевшегося у предкового вида. Другие примеры эволюционных изменений морфологии — рудименты , атавизмы , а также многочисленные случаи специфического несовершенства строения организмов.

Гомологичные органы

Пятипалая конечность

Пятипалая конечность, характерная для четвероногих позвоночных — пример гомологии органов. Более того, прослеживается гомология пятипалой конечности и плавников некоторых ископаемых видов кистепёрых рыб , от которых, по всей видимости, произошли первые земноводные . Конечности четвероногих различаются по форме и приспособлены к выполнению самых различных функций в самых разных условиях. На примере млекопитающих:

• У обезьян передние конечности вытянуты, кисти приспособлены для хватания, что облегчает лазанье по деревьям.
• У свиньи первый палец отсутствует, а второй и пятый — уменьшены. Остальные два пальца длиннее и твёрже остальных, концевые фаланги покрыты копытами .
• У лошади также вместо когтей копыто, нога удлинена за счёт костей среднего пальца, что способствует большой скорости передвижения.
• Кроты имеют укороченные и утолщённые пальцы, что помогает при копании.
• Муравьед использует крупный средний палец для раскапывания муравейников и гнёзд термитов .
• У китов передние конечности представляют собой плавники . При этом число фаланг пальцев увеличено по сравнению с другими млекопитающими, а сами пальцы скрыты под мягкими тканями.
• У летучей мыши передние конечности преобразовались в крылья за счёт значительного удлинения четырёх пальцев, а крючкообразный первый палец используется, чтобы висеть на деревьях.

При этом все эти конечности содержат сходный набор костей с одним и тем же относительным расположением ^[90] . Единство структуры не может быть объяснено с точки зрения полезности, так как конечности используются для совершенно разных целей.

Части ротового аппарата насекомых

Основные части ротового аппарата насекомых — верхняя губа, пара жвал (верхних челюстей), подглоточник (hypopharynx), две максиллы (нижние челюсти) и нижняя губа (сросшиеся вторые максиллы). У разных видов эти составные части различаются по форме и размеру, у многих видов некоторые из частей утрачены. Особенности строения ротового аппарата позволяют насекомым использовать различные источники пищи (см. рисунок):

(A) В исходном виде (например, у кузнечика ) сильные жвалы и максиллы используются для кусания и жевания .

(B) Медоносная пчела использует нижнюю губу для сбора нектара , а жвалами дробит пыльцу и разминает воск .

(C) У большинства бабочек верхняя губа уменьшена, жвалы отсутствуют, максиллы образуют хоботок .

(D) У самок комаров верхняя губа и максиллы образуют трубку, жвалы используются для протыкания кожи.

Аналогичные органы

Внешне схожие органы или их части, происходящие из различных исходных зачатков и имеющие неодинаковое внутреннее строение, называются аналогичными . Внешнее сходство возникает в ходе конвергентной эволюции , то есть в ходе независимого приспособления к сходным условиям существования.

Examples:

• Крылья птиц — видоизменённые передние конечности, крылья насекомых — складки хитинового покрова.
• Жабры рыб — образования, связанные с внутренним скелетом, жабры многих ракообразных — выросты конечностей, ктенидиальные жабры моллюсков развиваются в мантийной полости, а жабры голожаберных моллюсков — выросты покровов спинной стороны тела.
• Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих — китов, дельфинов — и у рыб.
• Колючки барбариса , кактуса — видоизменённые листья , колючки боярышника развиваются из побегов .
• Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья).
• Форма различных суккулентов (растений, имеющих специальные ткани для запаса воды), таких как кактусы и молочай ^{[~ 6]} .

Полное отсутствие целенаправленного заимствования удачных конструкций отличает эволюцию от сознательного проектирования. Например, перо — это удачная конструкция, помогающая при полете, но у млекопитающих (в том числе и у летучих мышей) перья отсутствуют. Жабры чрезвычайно полезны для водных животных, но у млекопитающих (таких как китообразные ) они отсутствуют. Чтобы опровергнуть теорию эволюции, достаточно обнаружить перья или жабры у какого-либо вида млекопитающих ^{[88] [91]} .

Рудименты

Рудиментами называются органы , утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Рудименты также можно определить независимо от эволюционного учения как структуры, редуцированные и обладающие меньшими возможностями по сравнению с соответствующими структурами в других организмах. Если рудимент и оказывается функциональным, то он выполняет относительно простые или малозначимые функции с помощью структур, очевидно предназначенных для более сложных целей. Хотя многие рудиментарные органы совершенно не функциональны, отсутствие функций не является необходимым условием для рудиментарности ^[92] . Такие органы крайне распространены в природе ^[93] .

Например, птичье крыло — крайне сложная анатомическая структура, специально приспособленная для активного полёта, но крылья страусов не используются для полёта. Эти рудиментарные крылья могут использоваться для сравнительно простых задач, таких как поддержание равновесия на бегу и привлечение самок. Таким образом, специфическая сложность крыльев страуса неадекватна простоте задач, для которых эти крылья используются, и именно поэтому эти крылья называют рудиментами. В числе других нелетающих птиц с рудиментарными крыльями — галапагосские бакланы ( Phalacrocorax harrisi ), киви и какапо . Для сравнения, крыло пингвина имеет большое значение, действуя в качестве плавника , а значит, не может считаться рудиментом ^[94] .

Примеры рудиментов:

• Глаза у некоторых пещерных и роющих животных, таких как протей , слепыш, крот , астианакс мексиканский ( Astyanax mexicanus , слепая пещерная рыба). Часто глаза скрыты под кожей ^[95] .
• Малая берцовая кость у птиц.
• Остатки волосяного покрова и тазовых костей у некоторых китообразных ^[96] .
• У некоторых змей, в том числе у питона, имеются кости задних конечностей ^{[97] [98]} . Эти кости не крепятся к позвоночнику и относительно свободно перемещаются в брюшной полости.
• У многих видов жуков , таких как Apterocyclus honoluluensis , крылья лежат под сросшимися надкрыльями ^[99] .
• У человека к рудиментам в частности относятся хвостовые позвонки, волосяной покров туловища, ушные мышцы, бугорок ушной раковины, зубы мудрости, морганиевы желудочки гортани.

Червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс) у некоторых травоядных животных используется для переваривания растительной пищи и имеет большую длину. Например, у коалы длина аппендикса составляет от 1 до 2 метров. Аппендикс человека имеет длину от 2 до 20 сантиметров и не участвует в расщеплении пищи. Вопреки распространённому убеждению, наличие у аппендикса второстепенных функций не означает, что он не является рудиментом.

Теория эволюции предсказывает, какие рудиментарные органы могут быть найдены, а какие — принципиально невозможны. Любой рудиментарный орган организма был полностью развит у его предков. А значит, каждый обнаруженный рудимент должен соответствовать эволюционному дереву, в противном случае основы теории эволюции пришлось бы пересматривать. Это очередной пример фальсифицируемости эволюционной теории, то есть свидетельство выполнения критерия Поппера для признания теории научной ^[100] .

Атавизмы

Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам , но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, сохранились в ДНК, но в норме не формируют структуры, типичные для предков.

Примеры атавизмов ^[101] :

• Хвостовидный придаток у человека;
• Сплошной волосяной покров на теле человека;
• Добавочные пары молочных желез ;
• Задние конечности у китообразных ^{[102] [103]} ;
• Задние ноги у змей ^[104] ;
• Дополнительные пальцы у лошадей ^[105] ;
• Возобновление полового размножения у ястребинки волосистой и у клещей семейства Crotoniidae ^{[106] [107]} ;

Аргументы в пользу эволюции аналогичны аргументам для рудиментов ^[108] .

Несовершенство строения организмов

В ходе эволюции каждая новая конструкция получается из старой за счёт последовательности приспособительных изменений. Эта особенность является причиной специфических несообразностей в строении живых организмов ^[109] .

Например, возвратный гортанный нерв у млекопитающих идёт (в составе блуждающего нерва ) от мозга к сердцу , огибает (уже в качестве самостоятельного нерва) дугу аорты и возвращается к гортани . В результате нерв проходит гораздо более длинный путь, чем необходимо, а аневризма аорты может приводить к параличу левой голосовой связки . Особенно наглядно проблема видна на примере жирафа , у которого длина возвратного нерва может достигать 4 метров, хотя расстояние от мозга до гортани — всего несколько сантиметров. Такое расположение нервов и сосудов млекопитающие унаследовали от рыб, у которых шея отсутствует ^[110] .

Желудочно-кишечный тракт млекопитающих пересекается с дыхательными путями , в результате мы не можем одновременно дышать и глотать, а кроме того, существует опасность подавиться. Эволюционное объяснение данного обстоятельства заключается в том, что предками млекопитающих являются кистепёрые рыбы из группы остеолепиформных , которые заглатывали воздух, чтобы дышать.

Ещё один пример — сетчатка позвоночных и слепое пятно . У позвоночных нервные волокна и ганглиозные клетки сетчатки расположены поверх светочувствительных клеток, и свет должен пройти через несколько слоев клеток, прежде чем попадает на палочки и колбочки . Слепое пятно — это участок сетчатки, лишённый фоторецепторов, от которого отходит к мозгу зрительный нерв. Для решения многочисленных проблем, вызванных таким устройством сетчатки, у позвоночных есть ряд адаптаций. В частности, у нервных волокон, идущих поверх сетчатки, отсутствует миелиновая оболочка , что повышает их прозрачность, но снижает скорость передачи сигнала. Схожие по строению глаза головоногих лишены этого недостатка ^[111] . Это наглядно показывает, что и у позвоночных, возможно, могли бы в ходе эволюции сформироваться глаза без слепых пятен ^{[112] [113]} . Предполагается, что такое строение глаза связано со способом его развития в онто- и филогенезе. Вероятно, у общих отдалённых предков хордовых фоторецепторы находились на спинной поверхности тела. Затем, при формировании нервной трубки, они оказались на её внутренней поверхности, то есть на стенке нервного канала (как у ланцетника ). Глаза современных позвоночных образуются как выпячивания стенок нервной трубки (глазные пузыри), а фоторецепторы по-прежнему формируются в их внутренней стенке.

Такие частые патологии, как выпадение матки , частое воспаление носоглотки , боли в пояснице у людей отчасти связаны с тем, что мы используем для прямохождения тело, сформированное эволюцией в течение сотен миллионов лет для передвижения на четырёх конечностях ^[114] .

У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: у них похожая форма тела, есть зачатки жаберных дуг , имеется хвост, один круг кровообращения и т. д. ( закон зародышевого сходства Карла Максимовича Бэра ) ^{[~ 7]} . Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно уменьшается, и начинают преобладать черты, свойственные их классам , отрядам, семействам, родам, и, наконец, видам.

Evolutionary changes can relate to all phases of ontogenesis , that is, they can lead to changes not only in mature organisms, but also in embryos, even at the first stages of development. Nevertheless, earlier phases of development should be more conservative than later ones, since changes at earlier stages of development, in turn, should lead to big changes in the process of further development. For example, changing the type of crushing will cause changes in the process of gastrulation , as well as in all the following stages. Therefore, changes manifested in the early stages are much more likely to be fatal than changes relating to later periods of ontogenesis.

Thus, the early stages of development change relatively rarely, which means that by studying embryos of different species, conclusions can be drawn about the degree of evolutionary relationship ^[115] .

In 1837, the embryologist Karl Reichert found out from which embryonic structures the square and articular bones in the lower jaw of reptiles develop. The same structures were found in mammalian embryos, but they develop, respectively, in the anvil and malleus - the auditory ossicles of the middle ear ^[116] . The fossil record also confirms the origin of the elements of the middle ear of mammals from the bones of the lower jaw, preserved in modern reptiles and once characteristic of the ancestors of mammals - reptilian-like synapsids .

There are many other examples of how the evolutionary history of an organism manifests itself during its development. In early stages, mammalian embryos have gill sacs indistinguishable in structure from gill sacs in aquatic vertebrates ^[117] . This is due to the fact that the ancestors of mammals lived in water and breathed gills . Of course, gill sacs of mammalian embryos during development do not turn into gills, but into structures that evolved from gill slits or walls of gill pockets, such as Eustachian tubes , middle ear, tonsils , parathyroid glands, and thymus ^[118] .

Embryos of many species of snakes and legless lizards (for example, brittle spindle ) develop the rudiments of the limbs, but then they dissolve ^[119] . Similarly, whales, dolphins and porpoises ^{[~ 8]} do not have hind limbs, but cetacean embryos begin to grow hind legs, develop bones, nerves, blood vessels, and then all these tissues dissolve ^[120] .

Darwin cited the presence of teeth in the whale embryo as an example ^{[99] [121] [122]} .

Darwin published The Origin of Species almost 100 years before decoding the structure of DNA . New knowledge gained since then could clearly refute evolutionary doctrine if it were false. Instead, DNA analysis provides evidence for evolutionary theory ^[123] . The very fact of the presence of hereditary variation is necessary for evolution, and if it turned out that DNA is resistant to changes, this would mean the end of the theory ^[9] . But DNA constantly mutates, and these mutations correspond to differences between the genomes of different species. For example, the main differences between the human genome and the chimpanzee genome include 35 million single nucleotide substitutions, 5 million deletions (deletions) and insertions (inserts), fusion of two chromosomes and nine chromosome inversions ^[124] . All these mutations are observed today, otherwise the version of evolutionary descent from a common ancestor would have to be reviewed, that is, this is another example of the falsifiability of the theory of evolution.

Differences between the genomes of species should correspond not only to the observed mutations, but also to the phylogenetic tree and the fossil record. Just as DNA analysis can determine the degree of relationship between two people, a comparison of the genomes allows us to determine the degree of relationship between species, and, knowing the number of accumulated differences, the researchers determine the time of separation of the two species, that is, the time when their last common ancestor lived. For example, according to paleontology, the common ancestor of humans and chimpanzees lived about 6 million years ago ^[125] . In order to get the observed number of differences between the genomes, for every billion nucleotides, there should be an average of 20 changes per generation ^[126] . Today, in humans, the mutation rate is 10–50 changes per billion nucleotides per generation ^[127] , that is, paleontology data are consistent with the results of DNA analysis, in strict accordance with the theory of evolution ^[128] .

Biochemical unity of life

The carrier of hereditary information in all cells are DNA molecules, in all known organisms, reproduction of this molecule is the basis of reproduction. The DNA of all organisms uses 4 nucleotides ( adenine , guanine , thymine , cytosine ), although at least 102 different nucleotides are found in nature ^[129] . In addition, 390 different amino acids are found in nature ^[130] , but the proteins of all organisms are composed of the same set, in which there are only 22 amino acids ^{[~ 9]} . In this case, 1.4⋅10 ⁷⁰ different informationally equivalent genetic codes using the same codons and amino acids are possible ^[131] .

If you do not take into account the evolutionary origin of all organisms from a common ancestor , then nothing prevents each species from having its own genetic code. Such a state of affairs would be extremely advantageous, since it would prevent viruses from overcoming interspecific barriers. Nevertheless, nothing of the kind is observed, and the theory of evolution excludes this possibility: changes in the genetic code lead to changes in most proteins of the body, such a mutation almost always turns out to be lethal, so the code could not change significantly since the last common ancestor, which guarantees its universality.

Scientists who made a significant contribution to establishing the structure of the genetic code in the 1950s and 1960s actively used the assumption that the code is almost universal. Francis Crick , Sydney Brenner , Georgy Gamow and others made this assumption based on the version of evolutionary descent from a common ancestor ^[132] , without any direct evidence of the universality of the code ^[133] . Relying on the universality of the code, Brenner in 1957 came to the conclusion that the code is not overlapping (the same nucleotide cannot be included in two or more triplets simultaneously) ^[134] . The work was of great importance, since before it, most researchers considered the code to overlap.

In 1961, five years before establishing the structure of the genetic code, Francis Crick referred to Brenner's work in the article “The General Nature of the Genetic Code for Proteins” ^[135] . Based on the evolutionary prediction about the universality of the code (in particular, on the fact that bacteria, tobacco and people have the same code), Crick established such important properties of the genetic code as tripletness (a significant unit of code is a combination of three nucleotides - a triplet, or codon) , non-overlap and the presence of “starting” codons from which reading ( translation ) begins.

Extremely similar metabolic pathways in the cells of all organisms can also be noted. Thus, glycolysis in all eukaryotes and in most prokaryotes proceeds in 10 identical steps, in the same sequence, using the same ten enzymes (despite the fact that thousands of different, but thermodynamically equivalent glycolysis pathways are possible) ^[136] . In all studied species, the main energy carrier in the cell is adenosine triphosphate (ATP), although this role could be played by hundreds of other molecules ^{[137] [138]} .

2nd human chromosome

All members of the hominid family have 48 chromosomes, with the exception of people who have only 46 chromosomes. The human 2nd chromosome, according to the widely recognized point of view, is the result of the fusion of two chromosomes of ancestors ^{[139] [140]} .

Evidence of the merger is based on the following facts:

• The human chromosome corresponds to two monkey chromosomes. The closest human relative, bonobo , has almost identical DNA sequences located on the 2nd chromosome of a person, but they are located on two separate chromosomes. The same is true for more distant relatives: the gorilla and orangutan ^{[141] [142]} .
• On the human chromosome there are rudimentary centromeres . Usually, the chromosome has only one centromere, but residues of the second are observed on the long arm of the 2nd chromosome ^[143] .
• In addition, on the human chromosome there are rudimentary telomeres . Typically, telomeres are located only at the ends of the chromosome, but nucleotide sequences characteristic of telomeres are also observed in the middle of the 2nd chromosome ^[144] .

The 2nd chromosome, thus, provides convincing evidence of the evolutionary origin of humans and other monkeys from a common ancestor.

Endogenous Retroviruses

Endogenous retroviruses are traces of ancient viral infections in DNA. Retroviruses (such as HIV and the human T-lymphotropic virus that causes leukemia and lymphoma ) embed their own code in the genome of the infected organism. Usually, after this, the cell begins to produce new copies of the virus ^[145] , but disruptions are possible in this process: copying of the inserted viral sequence is suppressed by the host cell, but the sequence remains in the structure of the chromosome. If this process occurred in the stem sex cell, then the descendants of the infected individual will inherit this sequence. Retroviruses integrate into the genome randomly; the probability of independent insertion of identical viruses into identical positions is negligible ^[146] . This means that the genetic code of the same retrovirus can be present in two animals at the same position in DNA only if these animals are descended from a common ancestor.

About 1% of the human genome is occupied by endogenous retroviruses; there are about 30,000 such sequences in each person’s DNA ^[147] . Some of these retroviruses are found only in humans. Other sequences are found only in chimpanzees and humans (this confirms the origin of humans and chimpanzees from one ancestor). There are also sequences found in gorillas, chimpanzees and humans, in orangutans, gorillas, chimpanzees and humans, and so on ^{[148] [149] [150]} . The distribution of endogenous retroviruses corresponds exactly to the phylogenetic tree.

You can also give an example from the cat family . In small cats (more precisely, in animals such as a reed cat , a European forest cat , a steppe cat, and a domestic cat ), a common retroviral insert was found. In no other predators was this retrogen found ^{[149] [151] [152]} .

Biogeography is a science that studies the laws of the geographical distribution of animals and plants, as well as the nature of the fauna and flora of individual territories.

If two species have relatively recently evolved from one population, then they usually live close to the range of this initial population, and therefore, not far from each other. Thus, the geographical distribution of species should be compatible with the phylogenetic tree. If you do not take into account the theory of evolution, it is reasonable to assume that species live in the conditions most suitable for them. The theory of evolution, however, predicts that there should be many species-friendly places in which representatives of the species are nonetheless absent due to the presence of geographical barriers ^[153] .

This is exactly the case in practice. Among Australia's mammals , marsupials predominate. Placental mammals are represented by cetaceans, pinnipeds, and bats (which could have migrated to Australia relatively easily), as well as rodents that appear in the fossil record in the Miocene when Australia approached New Guinea . At the same time, the natural conditions of Australia are favorable for other species of mammals. For example, rabbits brought to the continent multiplied rapidly, spread widely and continue to crowd out indigenous species. In Australia and New Guinea, in the south of South America and in Africa, flightless, rat-free birds, whistlers (toothy toads), and lonely birds are found in other parts of the world. The living conditions in the deserts of Africa, America and Australia are very similar, and plants from one desert grow well in another. However, cacti were found only in America (with the exception of Rhipsalis baccifera , apparently brought to the Old World by migratory birds ). Many African and Australian succulents (that is, plants that have special tissues for storing water) resemble cacti externally due to convergent evolution , but belong to different orders . The marine inhabitants of the eastern and western shores of South America are different, with the exception of some mollusks, crustaceans and echinoderms, but about 30% of the same species of fish live on the opposite shores of the Isthmus of Panama , due to the recent occurrence of the isthmus (about 3 million years ago) ^{[154 ]} . Most oceanic islands (that is, islands that have never been connected to the mainland) lack terrestrial mammals, amphibians and other animals that are unable to overcome significant water barriers. The species composition of the fauna of such islands is poor and is the result of the accidental introduction of some species, usually birds, lizards, and insects ^[155] .

The geographical distribution of species in the past, which can be partially restored from fossil remains, should also correspond to a phylogenetic tree. The theory of continental drift and the theory of evolution allow us to predict where certain fossils should be sought. The first fossils of marsupials found in North America, their age is about 80 million years. 40 million years ago, marsupials were already common in South America, but in Australia, where they now dominate, marsupials appeared only about 30 million years ago. Evolution theory predicts that Australian marsupials descended from the American. According to the theory of continental drift, 30–40 million years ago, South America and Australia were still part of Gondwana , a large continent in the southern hemisphere, and the future Antarctica was between them. Based on two theories, researchers predicted that marsupials migrated from South America to Australia through Antarctica 30–40 million years ago. This prediction came true: since 1982 on the island of Seymour , located near Antarctica, more than ten fossil marsupials dating to 35–40 Ma were discovered ^{[156] [157]} .

The closest relatives of modern people - gorillas and chimpanzees - live in Africa. Исходя из этого, в 1872 году Чарльз Дарвин предположил, что и древних предков человека следует искать в Африке ^[158] . Многие исследователи, такие как Луис , Мэри и Ричард Лики, Раймонд Дарт и Роберт Брум , последовали совету Дарвина, и начиная с 1920-х годов в Африке было найдено множество промежуточных форм между человеком и человекообразными обезьянами ^[159] . Если бы ископаемых австралопитеков обнаружили, например, в Австралии, а не в Африке, то представления об эволюции гоминид пришлось бы пересматривать ^{[6] [160] [161] [162]} .

Дарвиновы вьюрки

Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» Чарльз Дарвин описал 13 видов вьюрков , обитающих на Галапагосских островах . Наблюдение за этими птицами натолкнуло Дарвина на идею происхождения видов за счёт изменчивости и естественного отбора. Все галапагосские вьюрки происходят от общего предка, случайно попавшего сюда из Южной Америки. От предковой формы, питавшейся семенами, произошли три группы птиц: семяноядные земляные вьюрки, насекомоядные древесные вьюрки и славковые вьюрки, которые тоже питаются мелкими насекомыми. В результате приспособления к разным источникам пищи, вьюрки стали сильно отличаться друг от друга строением клюва . Три обычных вида земляных вьюрков — большой, средний и малый — встречаются на большинстве островов. В этом случае они хорошо различаются по размерам клюва и, соответственно, по величине предпочитаемых семян. На одном из островов обитает лишь средний земляной вьюрок, и здесь у птиц клювы меньше — в отсутствие конкурента средний земляной вьюрок занимает отчасти нишу малого вьюрка ^[163] .

• Эволюционное учение
• Критика эволюционизма