Атавизмы и рудименты у человека: что такое атавизм и рудимент?

какие они бывают, различия между ними и их роль в эволюции

Любой ныне живущий сложный организм – продукт длительной эволюции, и этот процесс ничуть не похож на строительство по заданным чертежам. Это был путь проб и ошибок, но не управляемый волей, а опирающийся на случайные изменения в геноме и естественный отбор, который не раз приводил не к развитию, а к тупику и вымиранию. Свидетельством этому – разнообразные следы, которые эволюционный процесс оставил в организме человека и других живых существ.

Олег Макаров

На протяжении эволюции животные постоянно менялись, и новые факторы окружающей среды не перестают запускать процесс изменений в их телах снова и снова. Человек произошел от обезьяны, а она, в свою очередь, от других млекопитающих. Долгие миллионы лет изменений не могли не оставить следов в нашем теле. По этим следам — органам и различным придаткам — мы можем проследить путь эволюции, но человеку эти части уже совершенно не нужны. В научном сообществе их называют атавизмами и рудиментами. Разберемся, что они и

Что такое атавизмы и рудименты?

Речь идет об атавизмах и рудиментах — эти понятия часто соседствуют друг с другом, иногда вызывают путаницу и имеют разную природу. Простейший и, наверно, самый известный пример, в котором соседствуют оба понятия, относится к, так сказать, нижней части человеческого тела. Копчик, окончание позвоночника, в котором срослись несколько позвонков, признан рудиментарным. Это рудимент хвоста. Хвост, как известно, есть у многих позвоночных, но нам, Homo sapiens, он вроде бы и ни к чему. Однако природа зачем-то сохранила человеку остаток этого некогда функционального органа. Младенцы с настоящим хвостом крайне редко, но все же рождаются. Иногда это просто выступ, наполненный жировой тканью, порой хвост содержит в себе преобразованные позвонки, и его обладатель даже способен шевелить своим нежданным приобретением. В данном случае можно говорить об атавизме, о проявлении в фенотипе органа, который был у далеких предков, но отсутствовал у ближайших.

Итак, рудимент — норма, атавизм — отклонение. Живые существа с атавистическими отклонениями выглядят порой пугающе и в силу этого, а также по причине редкости явления вызывают большой интерес со стороны широкой публики. Но еще больше атавизмами интересуются ученые-эволюционисты, и именно потому, что эти «уродства» дают интересные подсказки по истории жизни на Земле.

Тайна, скрытая в яйце

Ни у одной из современных птиц нет зубов. Точнее, так: есть птицы, например некоторые виды гусей, которые имеют в клюве ряд мелких острых выростов. Но, как говорят биологи, эти «зубы» не гомологичны настоящим зубам, а являются именно выростами, которые помогают удерживать в клюве, например, скользкую рыбину. При этом у предков птиц зубы обязательно должны были быть, ведь они потомки теропод, хищных динозавров. Известны и останки ископаемых птиц, у которых зубы наличествовали. Точно не понятно, по каким причинам (возможно, из-за изменения типа питания или в целях облегчения тела для полета) естественный отбор лишил птиц зубов, и можно было бы предположить, что в геноме современных пернатых генов, отвечающих за формирование зубов, уже не осталось. Но это оказалось неправдой. Причем задолго до того, как человечество что-то узнало о генах, в начале XIX века догадку о том, что и современные птицы могут отращивать подобие зубов, высказал французский зоолог Этьен Жоффруа Сент-Илер. Он наблюдал некие выросты на клюве эмбрионов попугаев. Это открытие вызвало сомнения и толки и было в конце концов забыто.

А в 2006 году американский биолог Мэтью Харрис из Университета штата Висконсин заметил на конце клюва эмбриона курицы выросты, напоминающие зубы. Эмбрион был подвержен смертельной генетической мутации talpid 2 и не имел шансов дожить до вылупления из яйца. Однако за время этой короткой жизни в клюве несостоявшегося цыпленка выработались два типа тканей, из которых формируются зубы. Строительный материал для подобных тканей гены современных птиц не кодируют — эта способность была утрачена предками пернатых десятки миллионов лет назад. Зародыши зубов у эмбриона курицы не были похожи на тупоконечные моляры млекопитающих — они имели заостренную коническую форму, совсем как у крокодилов, которые, как динозавры и птицы, включаются в группу архозавров. Кстати, выращивать моляры у куриц пробовали и успешно, когда методом генной инженерии внедряли в куриный геном гены, отвечающие за развитие зубов у мышей. Но зубы эмбриона, которого исследовал Харрис, появились без всякого постороннего вмешательства.

«Зубные» ткани возникали благодаря чисто куриным генам. Значит, эти гены, не проявлявшиеся в фенотипе, дремали где-то в глубине генома, и лишь фатальная мутация их пробудила. Для подтверждения своего предположения Харрис провел эксперимент с уже вылупившимися цыплятами. Он заразил их вирусом, искусственно созданным методом генной инженерии, — вирус имитировал молекулярные сигналы, возникающие при мутации talpid 2. Эксперимент принес результат: на клюве цыплят на короткое время появлялись зубы, которые затем бесследно растворялись в ткани клюва. Работу Харриса можно считать доказательством того факта, что атавистические признаки есть следствие нарушений в развитии зародыша, которые пробуждают давно замолкшие гены, и главное — гены давно утраченных признаков могут продолжать находиться в геноме почти 100 млн лет спустя после того, как эволюция эти признаки уничтожила. Почему такое происходит, точно неизвестно. Согласно одной из гипотез, «молчащие» гены могут оказаться не совсем молчащими. У генов есть свойство плейотропичности — это возможность одновременного влияния не на одну, а на несколько фенотипических черт. В этом случае одна из функций может быть блокирована другим геном, при том что другие остаются вполне «рабочими».

Живые доказательства атавизмов

Узнать о зубастых цыплятах и совершить открытие удалось почти случайно — все из-за того, что, как уже говорилось, мутация убивала эмбрион еще до появления на свет. Но очевидно, что мутации или другие изменения, вызывающие к жизни древние гены, могут оказаться и не столь фатальными. Иначе как объяснить гораздо более известные случаи атавизмов, обнаруженных у вполне жизнеспособных существ? Вполне совместимы с жизнью такие наблюдаемые у человека атавизмы, как многопальцевость (полидактилия) на руках и ногах, многососковость, случающаяся и у высших приматов. Полидактилия свойственна лошадям, которые при нормальном развитии ходят на одном пальце, ноготь которого превратился в копыто. Но для древних предков лошади многопальцевость была нормой.

Существуют отдельные случаи, когда атавизм привел к серьезному эволюционному повороту в жизни организмов. Клещи семейства Crotonidae атавистическим путем вернулись к половому размножению, в то время как их предки размножались партеногенезом. Нечто сходное произошло у ястребинки волосистой (Hieracium pilosella) — травянистого растения семейства астровых. Далеко не все, кого в зоологии называют четвероногими (tetrapoda), четвероноги на самом деле. Например, змеи и китообразные происходят от сухопутных предков и также включаются в надкласс tetrapoda. Змеи утратили конечности вчистую, у китообразных передние конечности стали плавниками, а задние практически исчезли. Но появление атавистических конечностей отмечено как у змей, так и у китообразных. Известны случаи, когда у дельфинов обнаруживалась пара задних плавников, и четвероногость как бы восстанавливалась.

Зачем китам рудимент в виде тазовых костей?

Впрочем, о четвероногости у китов напоминает кое-что еще, и здесь мы переходим к области рудиментов. Дело в том, что у некоторых видов китообразных сохранились рудименты тазовых костей. Эти кости уже давно не связаны с позвоночником, а значит, и со скелетом в целом. Но что же заставило природу сохранить информацию о них в генном коде и передавать ее по наследству? В этом главная загадка всего явления под названием рудиментация. Согласно современным научным представлениям, о рудиментах не всегда можно говорить как о лишних или бесполезных органах и структурах. Вероятнее всего, одна из причин их сохранения именно в том, что эволюция нашла рудиментам новое, не свойственное ранее применение. В 2014 году американские исследователи из Университета Южной Каролины опубликовали в журнале Evolution интересную работу. Ученые исследовали размеры тазовых костей китов и пришли к выводу, что эти размеры коррелируются с размером пенисов, а мышцы пениса крепятся как раз к рудиментарным тазовым костям. Таким образом, от величины кости зависела величина китового полового органа, а большой пенис предопределял успех в размножении.

То же самое с человеческим копчиком, который упоминался в начале статьи. Несмотря на рудиментарное происхождение, этот участок позвоночника имеет немало функций. В частности, к нему крепятся мышцы, задействованные в управлении мочеполовой системой, а также часть пучков большой ягодичной мышцы.

Аппендикс — червеобразный отросток слепой кишки — порой доставляет человеку немало неприятностей, воспаляясь и вызывая необходимость хирургического вмешательства. У травоядных животных он имеет значительный размер и был «сконструирован» для того, чтобы служить своего рода биореактором для ферментации целлюлозы, которая является конструктивным материалом растительных клеток, но плохо переваривается. В человеческом организме такой функции у аппендикса нет, но есть другая. Кишечный отросток — это своего рода питомник для кишечной палочки, где оригинальная флора слепой кишки сохраняется в неприкосновенности и размножается. Удаление аппендикса влечет за собой ухудшение состояния микрофлоры, для восстановления которой приходится применять лекарственные препараты. Также этот орган играет определенную роль в иммунной системе организма.

Гораздо труднее увидеть пользу от таких рудиментов, как, например, ушные мышцы или зубы мудрости. Или глаза у кротов — эти органы зрения рудиментарны и ничего не видят, но могут стать «воротами» инфекции. Тем не менее спешить объявлять что-то в природе лишним явно не стоит.

органы и функции, которые нам больше не нужны


В биологии используют два термина — рудименты и атавизмы. Под атавизмами понимают определённые внешние признаки или свойства, способности организма, которые в ходе эволюции потеряли своё значение. Проще говоря, человеку они не нужны. Лишь у некоторых из нас благодаря какой-то причудливой комбинации генов эти свойства «вылезают» наружу. Например, способность шевелить ушами. 


Рудимент — это орган или функция, которая утратила своё значение в ходе эволюции, но закладывается внутриутробно и затем остаётся у подавляющего большинства людей как напоминание о предках. Орган или ткань есть, но толку от них никакого.


Рудименты есть у большинства людей и считаются нормой, а атавизм проявляется редко и больше соответствует нашим дальним предкам.


Среди самых известных и заметных атавизмов можно выделить несколько.


Наличие хвостика, обычно небольшого и состоящего из позвонков и мягких тканей. Длина от 10 см и более. Никакой функциональной нагрузки данный атавизм не несёт. Проблему обычно решают радикально — оперативным удалением.


Ещё один из наиболее частых атавизмов — многососковость. Обычно её обнаруживают у мужчин, реже — у женщин. На груди и животе, помимо двух основных, определяются ещё один, два, три или более сосков. Иногда они полностью сформированы и выглядят одинаково, в отдельных случаях имеют причудливый вид.


Самый впечатляющий атавизм — наличие на теле или лице густого волосяного покрова, который больше похож на шерсть. Это один из самых распространённых признаков, который регистрируется наиболее часто. Обычно места произрастания такой густой «растительности» — лицо и спина.


Самый яркий пример рудимента — аппендикс, который не несёт в организме особой функциональной нагрузки. Более того, иногда он может причинять и неприятности, если воспаляется и создаёт угрозу для здоровья. Причём причину врачи до сих пор до конца не понимают. Далёким предкам, по мнению учёных, он мог помогать в переваривании жёсткой, грубой пищи, включая полусырое мясо и корешки. Но сегодня свою функцию он утратил.


Ещё один пример рудиментов — зубы мудрости. Они в далёком прошлом помогали справляться с размельчением грубой пищи, чтобы она лучше усваивалась. По мере того, как люди стали употреблять всё боле мягкую и обработанную пищу, эти зубы утратили свои прежние функции.


Менее известные рудименты — это копчиковые кости как остатки хвоста. Раньше они были необходимы, как и хвост, для поддержания равновесия. Сегодня они практически не нужны телу, поскольку хвост мы уже утратили.


Ещё один рудимент — это кожная полулунная складочка в уголке глаза. У рептилий она была большой, защищая глаза от высыхания, у нас это — просто привет из прошлого.


Источник: doctorpiter.ru 

Фото: pixabay

рудименты и атавизмы

XXVII.2.3 Дальнейшие доказательства эволюционной теории происхождения видов были предоставлены сравнительной анатомией и эмбриологией посредством изучения гомологии, рудиментов и атавизмов

Очень скоро было обнаружено при изучении анатомии различных видов организмов, и особенно при изучении онтогенеза их отдельных органов, что планы строения тел даже очень непохожих организмов в пределах отдельных таксонов чрезвычайно сходны в отдельных деталях. Например, у позвоночных человеческая рука, роющая конечность крота и крыло птицы содержат одни и те же группы костей (рис. XXVII.4). Мы говорим, что отдельные кости у различных видов могут быть гомологизировали , т. е. что они являются гомологичными структурами, гомологами. Кроме того, эти кости образовались в ходе онтогенеза в основном по одним и тем же механизмам из одних и тех же основных форм. В то же время, если сравнить конечности других групп организмов, например конечность крота и конечность крота сверчка, сразу видно, что функционально одинаковые типы конечностей могут быть образованы совершенно разными путями, из совершенно разных частей и посредством совершенно разных онтогенетических механизмов.

Рис. XXVII.4 Гомологии различных костей верхних конечностей позвоночных. Невзирая на различные функции верхних конечностей у отдельных групп позвоночных, скелеты у всех видов очень сходны и образующие их отдельные кости могут быть легко гомологизированы. 1 – саламандра, 2 – лягушка, 3 – черепаха, 4 – этозавр, 5 – плезиозавр, 6 – ихтиозавр, 7 – мозазавр, 8 – утка. Из Джордана и Келлога (1907 г.).

Возникновение гомологичных структур внутри отдельных монофилетических таксонов в настоящее время считается следствием того факта, что отдельные виды образовались путем дивергенции от общего предка. Как показала биогеография, дочерние виды могут образоваться только от некоторых родительских видов сравнительная анатомия также подтвердила, что новая анатомическая структура может образоваться только путем модификации другой структуры, которая уже существовала у родительского вида.

Существование рудиментов и атавизмов также подтверждает, что возникновение гомологичных структур на самом деле не имеет функциональной причины. Зачатки — это остаточные органы, встречающиеся у всех особей определенного вида, где они не выполняют никакой функции у этого вида. Таким образом, они большей частью намного меньше и структурно проще, чем там, где они выполняют какую-то функцию (рис. XXVII). .5). Некоторые зачатки у данного вида организмов образуются только в эмбриональном периоде.0007

Рис. XVII.5 Рудиментарный тазовый пояс китов. Внизу – общий вид, справа вверху – деталь рундиста. Из романов (1897 г.).

развиваются и не обнаруживаются у взрослых особей. Аппендикс, червеобразный выступ кишечника, считается зачатком у человека. У очень многих таксонов аппендикс играет очень важную роль в пищеварении и является довольно большой (рис. XXVII.6). У человека он значительно уменьшен, и его удаление, по-видимому, не оказывает отрицательного влияния на физическую форму человека.

 

Рис. XVII.6 Рудиментарные органы. На рисунке представлено сравнение развитого и функционального аппендикса у кенгуру (а) и рудиментарного органа – аппендикса у эмбриона человека (б). В постнатальном развитии человека размеры этого органа постоянно уменьшаются по сравнению с размерами остальных отделов пищеварительной системы. Из Джордана и Келлога (1907 г.).

Атавизмы представляют собой сходный с рудиментами случай. видов, где они действительно имеют функциональное значение. Например, у человека очень редко встречаются особи, имеющие атавизм в виде хвоста (рис. XXVII.7). Встречаемость атавизмов опять-таки очень хорошая

 

 

Рис. XXVII.7 Атавистический хвост у человека. Зачаток хвоста закладывается у эмбриона человека так же, как и у других позвоночных (а). Этот орган очень редко сохраняется в виде атавизма даже после рождения (б). Из Грюнберга (1930).

доказательство эволюционных механизмов происхождения видов. Организмы вполне могут обходиться без этих структур, так что их присутствие не имеет функциональной основы. свойств компонентов, из которых формируется тело организма, или от характера процессов онтогенеза (см. структуралистское объяснение эволюционных тенденций, XXVI.7.4). Единственное разумное объяснение, которое остается, это эволюционное объяснение — возникновение рудиментов и атавизмов следует из того, что эти органы существовали в функциональной форме у предка данного вида, так что способность к их образованию несут и представители видов-последователей.

Была ли эта информация полезной для вас?

  • да182
  • больше или меньше117
  • совсем нет159

Классическая дарвиновская теория эволюции может объяснить эволюцию адаптивных признаков только у бесполых организмов. Теория замороженной пластичности гораздо более общая: она также может объяснить происхождение и эволюцию адаптивных признаков как у бесполых, так и у половых организмов Подробнее

‹ XXVII.2.2 Эволюция организмов от общего предка также документируется результатами биогеографии т. е. изучение распространения организмов по Земле
вверх
XXVII.2.4 Свидетельства оппортунизма в биологической эволюции, т. е. наличие неоптимальных или явно несовершенных конструкций некоторых органов, также демонстрируют существование самой биологической эволюции ›

Черновой перевод из: Evoluční biologie, 2. vydání (Эволюционная биология, 2-е издание), J. Flegr, Academia Prague 2009.
Перевод не был сделан биологом, поэтому любые предложения относительно правильной научной терминологии и использования языка приветствуются. Вы можете отправить свои комментарии на flegrcesnet [точка] cz. Спасибо.

Рудиментарные органы и атавизмы человека

Рудиментарные органы человека – это те органы в организме, которые в ходе эволюции перестали функционировать и перестали быть значимыми.

Рудименты и атавизмы

Рудименты и атавизмы имеют принципиальные отличия. В отличие от часто встречающихся у населения Земли нефункционирующих частей тела, являющихся рудиментарными органами, атавизмы встречаются в очень редких случаях. К атавизмам относятся такие уникальные случаи, как:

  • дополнительные к имеющимся молочным железам;
  • отросток хвоста;
  • волосяной покров, полностью заполняющий область тела человека;
  • и другие.

Рудиментарные органы и их функции

Многочисленные научные исследования помогли прийти к выводу, что рудиментарные органы являются примером свидетельства эволюции. Это подтверждает:

  • теорию эволюции (за счет выявления неких родственных отношений между существующими ныне организмами и вымершими)
  • Естественный отбор (в результате действия которого был удален ненужный признак)

Сегодня рудиментарные органы имеют определенное назначение, хотя их основная функциональность утеряна за ненадобностью.

К рудиментарным органам человека относятся:

Приложение

Приложение называется придатком слепой кишки. Средний размер этого зачатка 10 см в длину и 1 в ширину. Воспаление этого аппендицита, аппендицит, в настоящее время лечится хирургическим путем. До прорыва в медицинской науке аппендицит чаще всего был чреват летальным исходом. Раньше аппендикс выполнял важные функции и позволял человеческому организму переваривать жесткую пищу. Теперь червеобразный отросток также играет роль в гормональных процессах, выполняет некоторые секреторные функции и имеет определенную защитную роль.

[1], [2], [3]

Копчик

Копчик представляет собой сросшиеся позвонки (в количестве от 3 до 5) в нижней части позвоночника. Этот орган воспринимается как рудиментарный каудальный отросток. Сейчас это важно для организма человека в таких аспектах:

  • к копчику прикрепляются связки и мышцы, отвечающие за дистальные отделы толстой кишки
  • часть мышц, прикрепляющихся к копчику, отвечающая за нормальное течение функционирования мочеполовой системы
  • к копчику прикрепляется часть ягодичной мышцы, играющая важную роль в процессе разгибания и сгибания бедра
  • благодаря копчику равномерно распределяется нагрузка на тазовую кость.

[4], [5], [6]

Мышцы уха

Этот рудиментарный орган встречается реже других и представляет собой мышцы, расположенные вокруг раковины уха. Люди с этим органом способны выполнять независимые движения ушами. Сейчас эти мышцы не выполняют никаких функций. Раньше они помогали лучше слышать приближение врагов, животных и избегать опасности.

[7]

Морганова зев гортани

Рудиментарный орган существует в виде впадин в зоне между голосовыми складками (ложными и истинными) по бокам гортани. Когда-то они играли важную роль в защите гортани и были нужны для создания разных звуков. Сейчас они участвуют в процессе создания звучного голоса.

Зубы мудрости

Эти рудиментарные зубы относятся к восьмым и вырастают примерно в 18-25 лет. Основной выполняемой ими функцией было продуктивное пережевывание грубой сырой пищи. Потребность в них отпала, когда человечество начало термически нагревать продукты питания.

Часто зубы мудрости растут неправильно по отношению к другим, например, растут вбок или впиваются в щеку. Это связано с тем, что в ходе эволюции увеличился головной мозг, уменьшились челюсти, а зубы мудрости не изменили траекторию своего роста.

Зубы мудрости иногда могут стать препятствием для поддержания гигиены полости рта из-за попадания пищи на эти зубы. Кроме того, их трудно чистить. Часто их удаляют сразу после появления. Однако в наше время есть люди, у которых отсутствуют подушечки зубов мудрости.

Эпикантус

Эпикантус, или третье веко, характерен для бушменов и представителей монголоидной расы. Он выглядит как складка и создает эффект сужения разреза глаз. Ученые сходятся во мнении, что раньше этот рудимент выполнял защитную роль, исходя из природных условий.

[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]

Пирамидальная мышца живота

Этот орган имеет вид треугольной мышцы небольших размеров в передней группе мышц живота. Сейчас она не выполняет абсолютно никаких функций у людей. У значительной части населения он отсутствует. Однако она есть и играет важную роль у всех сумчатых.