Подробное решение параграф § 33 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 144–147. Каковы свидетельства сходства человека с животными? Доказывают ли они его животное происхождение?
Ответ. О сходстве человека и животных, животном происхождении человека говорят многие факты: рудименты, атавизмы, сходство биохимических реакций, близость генетического кода.
Важные свидетельства родства человека с животными дают рудиментарные органы и явления атавизма. В теле человека насчитывается около 90 рудиментарных органов. Вот лишь некоторые из них: копчик, который является рудиментом хвоста; мелкие редкие волосы на теле, являющиеся остатками волосяного покрова; отросток слепой кишки – аппендикс и многие другие. То, что стало рудиментами у человека, у других животных продолжает нормально функционировать (например, третье веко у птиц).
К числу зарегистрированных случаев атавизма у человека относятся: небольшой наружный хвостик у новорожденных; тело, сплошь покрытое волосами; лишние пары сосков; мускулы, позволяющие произвольно двигать ушной раковиной, и целый ряд других.
Иммунологические доказательства близости человека и обезьян:
Иммунологический метод основан на реакции антиген-антитело. Из современных человекообразных обезьян к человеку иммунологически наиболее близок шимпанзе, наиболее далек орангутанг. Иммунологически было обнаружено, что белки рамапитека (ископаемой человекообразной обезьяны) более сходны с белками орангутанга, чем с белками человека и шимпанзе. Эти данные, вместе с морфологическими и палеонтологическими, заставили отказаться от рамапитека в качестве прямого предка человека.
Биохимические доказательства близости человека и обезьян: степень гибридизации ДНК человека и шимпанзе равна 90–98 %, человека и гиббона – 76 %, человека и макаки – 66 %;аминокислотная последовательность цитохрома С (104 аминокислоты) у человека и шимпанзе одинаковая; гормон соматотропин одинаков у человека и даже у макак; молекула гормона инсулина человека и макаки отличается двумя аминокислотными заменами.
Вопрос 1. Определите систематическое положение современного человека в классификации, начиная с наивысшей категории. Кем был описан вид Человек разумный?
Ответ. В 1735 г. К. Линней первым описал вид Человек разумный и поместил его вместе с высшими и низшими обезьянами в отряд приматов. В 1809 г. Ж. -Б. Ламарк также высказал мысль о родстве человека с обезьянами. В 1871 г. Ч. Дарвин убедительно доказал происхождение человека от древних обезьян. Современное положение человека в зоологической системе выглядит следующим образом: надцарство Ядерных клеточных организмов (Eucariota), царство Животные (Animalia), тип Хордовые (Chordata), класс Млекопитающие (Mammalia), отряд Приматы (Primates), семейство Гоминиды (Hominidae), род Человек (Homo) и вид Человек разумный (Homo sapiens).. К виду человек разумный также относят вымерший подвид человек разумный неандертальский.
Вопрос 2. Перечислите признаки, определяющие принадлежность человека к типу Хордовые, классу Млекопитающие, отряду Приматы.
Ответ. Признаки, определяющие систематическое положение человека:
Тип Хордовые – осевой скелет, нервная система – спинная нервная трубка – органы дыхания морфологически связаны с органами пищеварения-
Подтип Позвоночные – наличие черепа и позвоночника, парные конечности
Класс Млекопитающие – теплокровность – волосяной покров – млечные железы – выкармливание детенышей молоком
Подкласс Плацентарные – специфический орган – матка, в которой имеется плацента – постоянная температура тела
Отряд Приматы – конечность хватательного типа, первый палец противопоставлен остальным, на пальцах ногти, сосков млечных желез одна пара, кисть способна к пронации и супинации (вращательные движения), зубная система неспециализированная, две генерации зубов, бинокулярное зрение, глазница отделена от височной ямки, сезонность жизни отсутствует
Подотряд Человекообразные – ногти плоские, развитие больших полушарий головного мозга, обонятельные доли редуцированы, хрящевые кольца трахеи незамкнутые
Секция Высшие узконосые – редукция хвоста, расширение и укрепление таза, уплощение грудной клетки, S-образная форма позвоночника, большое число извилин на полушариях головного мозга, развитие лобных долей полушарий головного мозга, 4 группы крови по системе АВО, мочевая кислота не превращается в аллантоин, а выделяется с мочой
Семейство Люди – объем мозга > 900 см3, прямохождение, развитие седалищных и икроножных мышц, прогрессивное изменение гортани, сокращение лицевого отдела и увеличение мозгового
Род Человек – объем мозга больше 900 см3, S-образный позвоночник, расширенный таз, развитие седалищных и икроножных мышц, специфическое распределение волос на теле
Вид Человек разумный – объем мозга больше 1500 см3, полифункциональность верхних конечностей, малый размер клыков, отсутствие гребней на черепе, развитие подбородочного выступа; развитие эрогенных зон на теле, отсутствие волосяного покрова.
Вопрос 3. Охарактеризуйте сравнительно-морфологические и эмбриологические свидетельства сходства человека с животными.
Ответ. По общему плану строения тела человек сходен с позвоночными животными, особенно с человекообразными обезьянами, и обладает целым рядом морфологических черт, доказывающих его животную природу. Прежде всего к ним относят многочисленные рудименты, имеющиеся у всех людей, а также атавизмы, изредка встречающиеся у отдельных представителей человеческого рода. Рудиментарными считаются органы, которые упрощены, недоразвиты или утратили в процессе эволюции своё значение, но имелись у предков. Всего у человека насчитывают свыше 90 рудиментов. Крайне редко встречаются атавизмы – случаи возврата к признакам предков. Тело человека, за исключением головы, покрывает недоразвитый волосяной покров, который имеет рудиментарный характер. Но иногда рождаются дети, у которых густые и длинные волосы растут на теле (гипертрихоз), что является атавизмом. Такие волосы имелись у наших предков – обезьян. Другие примеры атавизмов – многососковость и хвостатость. У современного человека развитый хвост – большая редкость. Он бывает мягким, но известны несколько случаев, когда в нём имелись позвонки. При анатомическом исследовании трупов людей примерно у 10% обнаруживаются зачатки хвостовых мышц, которые у наших далёких предков приводили в движение хвост.
Эмбриологические свидетельства. О родстве людей с другими позвоночными животными свидетельствует и процесс эмбрионального развития. В эмбриогенезе человека присутствуют все стадии, характерные для позвоночных: дробление, бластула, гаструла и т. д. К концу первого месяца эмбрионального развития у зародыша человека закладываются хорда, нервная трубка, жаберные щели и хвост. На пятом месяце развития у плода на всём теле появляется мягкая шерсть, которая затем исчезает. Все эти факты наглядно иллюстрируют биогенетический закон Геккеля – Мюллера и закон зародышевого сходства Бэра и являются неоспоримыми свидетельствами эволюционного происхождения человека как биологического вида от животных.
Вопрос 4. Какие физиолого-биохимические и молекулярно-генетические методы учёные используют для выявления родства человека с животными?
Ответ. Физиолого-биохимические свидетельства. Методы иммунологии выявили сходство белков крови человека и высших человекообразных обезьян. Ещё в 1904 г. английский учёный Дж. Нэттолл выяснил, что если выделить из сыворотки крови человека белок-альбумин и впрыснуть его кроликам, то в их крови начнут вырабатываться антитела для защиты организма от введённого чужеродного вещества. Сыворотку, содержащую антитела, которые уничтожают альбумин человека, учёный использовал для измерения степени родства между человеком и различными животными. Эта сыворотка, смешанная с человеческим альбумином, давала бурную реакцию преципитации – связывания белков и антител, в результате которой наблюдалось выпадение осадка – преципитата. Альбумин шимпанзе реагировал с сывороткой почти так же бурно, как и альбумин из крови человека, что доказывало значительное сходство этих белков.
У человека и шимпанзе последовательность аминокислот в гемоглобине крови совпадает полностью. Человек и горилла состоят в более далёком родстве – их гемоглобин имеет два различия. Между гемоглобином человека и лошади различий значительно больше – 43.
Молекулярно-генетические свидетельства. Хромосомный подход к родословной человека может свидетельствовать о генетической близости и помогает в реконструкции числа и типа хромосомных перестроек, приведших к появлению человека. У всех видов человекообразных обезьян – шимпанзе, карликового шимпанзе, гориллы, орангутана – число хромосом равно 48, у человека – 46. Основное различие между человеком и обоими видами шимпанзе состоит в наличии у последних дополнительной пары акроцентрических хромосом группы В. Выявлено убедительное сходство хромосом человека и шимпанзе, сходство генов человека и шимпанзе составляет 99%..
Вопрос 5. Объясните, почему современных высших человекообразных обезьян называют лабораторными двойниками человека. Приведите примеры таких животных.
Ответ. Высших человекообразных обезьян недаром называют лабораторным двойником человека. Действительно, среди современных животных это наши ближайшие родственники: у человека и шимпанзе очень много общих генов (геном человека и шимпанзе совпадает на 98,8 процента), а также много общего в строении и функционировании всех органов, включая мозг. Более того, по многим особенностям своей психики шимпанзе гораздо больше похожи на человека, чем на других животных, включая и приматов. На этих животных, наиболее близких к человеку морфо-физиологически и эволюционно, ведутся разнообразные исследования, которые в настоящее время приняли массовый характер. Обезьяны стали незаменимыми лабораторными животными в экспериментах по антропогенезу и в медико-биологических опытах. Благодаря экспериментам на приматах удалось изучить важнейшие инфекционные болезни, сделать открытия в области высшей нервной деятельности, нейрофармакологии, радиационной биологии, генетики и т. д.
Сходства человека и шимпанзе:
1. ДНК
2. Размер мозга
3. Социальная коммуникабельность
4. Язык и мимика
5. Питание
6. Прямохождение
7. Глаза
8. Использование орудий труда
Вопрос 6. Кто из современных высших человекообразных обезьян обладает наибольшим и наименьшим генетическим родством с человеком? С помощью какого метода это удалось установить? Опишите этот метод, используя рис. 147.
Ответ. Наибольшим генетическим родством с человеком обладает шимпанзе. Диплоидное число хромосом у высших человекообразных обезьян – 48. У человека диплоидный набор равен 46 хромосомам. Исследование хромосом и их дифференциальная окраска позволяют сделать вывод о том, что у человека одна хромосома из второй пары могла образоваться в результате слияния двух хромосом шимпанзе. Более точные данные о генетическом родстве человека и высших человекообразных обезьян даёт метод гибридизации ДНК. С помощью специальных химических реакций разрывают связи между двумя цепями молекул ДНК, а затем соединяют одну цепь молекулы ДНК человека со второй цепью молекулы ДНК обезьяны. Все химические связи между двумя такими цепями комплементарно восстанавливаются, за исключением тех мест, где нуклеотидные последовательности в молекулах ДНК различаются. Близость генетического родства определяется процентом восстановившихся химических связей между комплементарными нуклеотидами. Так было установлено, что из современных человекообразных обезьян наибольшим генетическим родством с Человеком разумным обладает карликовый шимпанзе, или бонобо (99%).