Вестигиални органи: определение, примери и еволюция

Открийте как вестигиалните органи (дефиниция, примери като апендикс и змийски остатъци) доказват еволюцията и адаптациите, оформящи историята на видовете.

Вестигиалните органи са органи на тялото, които при даден вид са значително редуцирани — по-малки или по-прости — в сравнение със сродните видове. Те са загубили или почти са загубили първоначалната си характеристика и често вече не изпълняват първоначалната си функция.

Защо се появяват вестигиални органи

Наличието на вестигиални органи е едно от доказателствата за еволюцията, тъй като то има смисъл само при промяна във възникването и приспособяването на организмите през поколенията. Преди дарвиновата ера тези структури изглеждали като загадки, но с развитието на еволюционната биология стана ясно, че те често са били функционални адаптации при предците на днешните животни.

Вестигиалните органи се появяват най-често когато начинът на живот или средата на един вид се промени в сравнение с предците. Например, някои змиите са загубили външните си крайници, защото са развили телесен начин на придвижване, но при някои видове (например боа) могат да се открият остатъчни задни крака и таз. Друг добре познат пример е човешкият вермиформен апендикс, който в предците ни е бил по-голям и е служил като хранителен резервоар за микроби, произвеждащи целулаза за разграждане на клетъчните стени на растенията.

Механизми на вестигиализация

• Отслабване на селекцията (relaxed selection) — когато структура вече не допринася за оцеляването или размножаването, мутациите в гените, контролиращи тази структура, се натрупват без силна селекция за отстраняването им.
• Нейтрални мутации и генетичен дрейф — при малки популации случайни промени могат да доведат до редукция на структурата без директен селекционен натиск.
• Селекция срещу разходите — всяка структура изисква енергия за развитие и поддръжка и може да носи риск от заболяване (напр. инфекция, рак). Премахването или намаляването ѝ може да бъде благоприятно.
• Плеиотропия и ограничения в развитието — някои гени имат множество ефекти и пълното премахване на структура може да е невъзможно без вредни последици.

Примери

В животинския и растителния свят има много примери за вестигиални структури. Някои от тях:

• Змиите — редукция или загуба на крайници; боа запазват остатъци от задни крайници и таз.
• Човек — апендикс, кръстцовата кост (опашна кост), мъдреци (зъби), някои мускули, като напр. м. auricularis (ушни мускули), които вече не служат за определени движения.
• Земноводни, живеещи в тъмни пещери — загуба на зрение и пигментация при живот в условия без светлина.
• Растения — изгубени листа или корени при видове, преминали към нов хранителен режим (например паразитни или сапрофитни видове).

Емпирични изследвания

Пример за директно наблюдавана селекция срещу вестигиален орган е изследването върху живеещите в пещери амфиподи Gammarus minus. В този вид се наблюдава активна селекция за намаляване на очите. При чифтосване мъжките остават върху женските около седмица след оплождането като ги пазят от други мъжки; изследователите сравняват размерите на очите при сдвоени и несдвоени мъжки и установяват, че сдвоените имат по-малки очи. Това дава индикация, че мъжките с по-малки очи имат по-висока плодовитост. Оцененият градиент на селекция е -0,30, което показва относително силен натиск в полза на редуциране на зрението. Изследователите предполагат, че загубата на зрение освобождава нервни ресурси за по-добра обработка на други сетивни сигнали. ^{стр. 310}

Екзаптация: вестигиалното като ресурс за нови функции

Понякога структурата, станала рудиментарна, бива превърната от селекцията в нещо ново и полезно — процес, наречен екзаптация. Такива примери са:

• Ушните миди на много бозайници, които еволюционно произлизат от кости в челюстта на ранните протобозайници (Therapsida), но сега служат за улавяне и насочване на звук.
• Халтериите на мухите, които са рудиментарни задни криле, превърнати в органи за баланс и ориентация — класически пример за екзаптация.

Значение и погрешни интерпретации

Важно е да се отбележи, че „вестигиален“ не значи непременно „безполезен“. Някои редуцирани структури могат да запазят частични функции, да играят роля в развитието или имунитета, или да бъдат преосмислени от еволюцията за нови цели. Също така скоростта и пътят на редукция зависят от множество фактори — биология на вида, размер на популацията, екологични промени и генетични взаимоотношения.

Като цяло изследването на вестигиалните органи дава ценна информация за еволюционната история на организмите, за механизмите на селекция и за това как новите функции могат да възникнат от вече съществуващи структури.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват вестигиалните органи?

Въпрос: Как се появяват вестигиалните органи?

Въпрос: Кой е пример за вестгиален орган при хората?

Въпрос: Защо неизползваните органи обикновено дегенерират?

Въпрос: Може ли подборът да превърне един наследствен орган в нещо полезно?

Въпрос: Какво са наблюдавали изследователите за живеещите в пещери амфиподи Gammarus minus?

Търсене по буква