Введение
Словари Мерриэм-Уэбстер определяет химиотаксономию как метод биологической классификации, основанный на сходстве и различиях в структуре определенных соединений у классифицируемых организмов. Сторонники утверждают, что поскольку белки находятся под более строгим генетическим контролем и менее подвержены естественному отбору, чем анатомические признаки, они являются более надежными индикаторами генетического родства. Наиболее изученными соединениями являются белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, пептиды и другие. Физиология – это изучение функционирования органов в живом организме. Поскольку функционирование органов связано с химическими веществами организма, эти соединения называют биохимическими свидетельствами. Изучение морфологических изменений показало, что в структуре животных происходят изменения, приводящие к эволюции. Когда в структуре живого организма происходят изменения, они естественным образом сопровождаются изменениями в физиологических или биохимических процессах. Джон Гриффит Вон и Виктор Плувье были одними из пионеров химиотаксономии.
Биохимические продукты
Тело любого животного в животном царстве состоит из ряда химических веществ. Из них лишь несколько биохимических продуктов были приняты во внимание для получения доказательств эволюции. Протоплазма: Каждая живая клетка, от бактерии до слона, от трав до синего кита, содержит протоплазму. Хотя сложность и состав протоплазмы возрастают от низших к высшим организмам, основным компонентом всегда остается протоплазма. Эволюционное значение: Из этого следует, что все живые существа имеют общую точку происхождения или общего предка, который также обладал протоплазмой. Его сложность увеличилась в результате изменений в образе жизни и среде обитания. Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК – два типа нуклеиновых кислот, присутствующих во всех живых организмах. Они содержатся в хромосомах. Структура этих кислот оказалась сходной у всех животных. ДНК всегда состоит из двух цепей, образующих двойную спираль, и каждая цепь состоит из нуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит пентозный сахар, фосфатную группу и азотистые основания, такие как аденин, гуанин, цитозин и тимин. РНК содержит урацил вместо тимина. Лабораторно доказано, что одна цепь ДНК одного вида может соответствовать другой цепи ДНК другого вида. Если аллели цепей любых двух видов близки, можно заключить, что эти два вида более тесно связаны. Пищеварительные ферменты – это химические соединения, помогающие в пищеварении. Белки всегда перевариваются определенным типом ферментов, таким как пепсин, трипсин и т.д., у всех животных, от одноклеточной амёбы до человека. Сложность состава этих ферментов возрастает от низших к высшим организмам, но в основе своей они одинаковы. Аналогично, углеводы всегда перевариваются амилазой, а жиры – липазой. Конечные продукты пищеварения: Независимо от типа животного, конечными продуктами расщепления белков, углеводов и жиров являются аминокислоты, простые сахара и жирные кислоты соответственно. Таким образом, можно с уверенностью заключить, что сходство конечных продуктов обусловлено общим происхождением. Гормоны – это секреты желез внутренней секреции, таких как щитовидная железа, гипофиз, надпочечники и т.д. Их химическая природа одинакова у всех животных. Например, тироксин выделяется щитовидной железой, независимо от вида животного. Он используется для контроля метаболизма у всех животных. Если у человека наблюдается дефицит тироксина, не обязательно, что этот гормон следует получать от другого человека. Его можно извлечь из любого млекопитающего и ввести человеку для нормализации метаболизма. Аналогично, инсулин выделяется поджелудочной железой. Если у головастика удалена щитовидная железа и заменена щитовидной железой коровы, нормальный метаболизм возобновится, и головастик превратится в лягушку. Поскольку между этими животными существует фундаментальная взаимосвязь, такой обмен гормонами или железами возможен. Азотистые продукты выделения: Живые организмы выделяют в основном три типа азотистых отходов: аммиак характерен для водных организмов, мочевина образуется у обитателей суши и воды, а мочевая кислота выделяется наземными организмами. Лягушка на стадии головастика выделяет аммиак, как и рыба. Когда она превращается во взрослую лягушку и выходит на сушу, она выделяет мочевину вместо аммиака. Таким образом, устанавливается водное происхождение наземных животных. Цыпленок до пятого дня развития выделяет аммиак, с пятого по девятый день – мочевину, а затем – мочевую кислоту. На основании этих данных Болдуин искал биохимическую рекапитуляцию в развитии позвоночных, опираясь на азотистые продукты выделения. Фосфагены – это энергетические резервы животных. Они содержатся в мышцах и обеспечивают энергией синтез АТФ. Обычно у животных существует два типа фосфагенов: фосфоаргинин (ФА) у беспозвоночных и фосфокреатин (ФК) у позвоночных. Среди иглокожих и хордовых некоторые имеют ФА, а другие – ФК. Лишь немногие имеют и ФА, и ФК. Биохимически эти две группы связаны. Это наиболее веское доказательство того, что первые хордовые животные произошли от иглокожих предков. Жидкости тела животных: Анализ жидкостей тела как водных, так и наземных животных показывает, что их ионный состав напоминает состав морской воды. Существует множество свидетельств того, что примитивные представители большинства типов жили в море в палеозойскую эру. Очевидно, что первая жизнь появилась только в море, а затем эволюционировала на сушу. Еще один интересный момент заключается в том, что жидкости тела большинства животных содержат меньше магния и больше калия, чем вода современной океаны. В прошлом океан содержал меньше магния и больше калия. Тела животных накапливали больше этих минералов из-за структуры ДНК, и эта особенность сохраняется и сегодня. Когда первые формы жизни появились в море, они приобрели состав современной морской воды и сохранили его даже после эволюции на сушу, поскольку это было благоприятным признаком. Опсины: У позвоночных зрение контролируется двумя различными типами опсинов: порфиропсином и родопсином. Они содержатся в палочках сетчатки. Пресноводные рыбы имеют порфиропсин, а морские и наземные позвоночные – родопсин. У земноводных головастик, живущий в пресной воде, имеет порфиропсин, а взрослая лягушка, живущая в основном на суше, – родопсин. У катадромов, мигрирующих из пресной воды в море, порфиропсин заменяется родопсином. У анадромов, мигрирующих из моря в пресную воду, родопсин заменяется порфиропсином. Эти примеры указывают на пресноводное происхождение позвоночных. Затем они разделились на две линии: одна привела к морской жизни, а другая – к наземной. Серологические доказательства: В последние годы эксперименты, проведенные с составом крови, предоставляют хорошие доказательства эволюции. Было обнаружено, что кровь можно переливать только между тесно связанными животными. Степень родства между этими животными определяется так называемыми серологическими доказательствами. Существуют различные методы этого, метод, используемый Джорджем Натталом, называется методом преципитации. В этом методе необходимо приготовить антисыворотку вовлеченных животных. Для изучения человека собирают человеческую кровь и дают ей свернуться. Затем сыворотку отделяют от эритроцитов. Кролику вводят небольшое количество сыворотки через регулярные промежутки времени, что позволяет ей инкубироваться в течение нескольких дней. Это формирует антитела в организме кролика. Затем кровь кролика извлекают и сворачивают. Сыворотка, отделенная от красных кровяных телец, называется античеловеческой сывороткой. При обработке такой сыворотки сывороткой крови обезьян или антропоидов образуется четкий белый осадок. При обработке сыворотки кровью любого другого животного, такого как собаки, кошки или коровы, осадок не образуется. Таким образом, можно заключить, что люди более тесно связаны с обезьянами и антропоидами. В результате было установлено, что ящерицы тесно связаны со змеями, лошади с ослами, собаки с кошками и т.д. Систематическое положение Limulus долгое время было спорным, но было обнаружено, что человеческая сыворотка более тесно связана с паукообразными, чем с ракообразными. Область биохимии значительно развилась со времен Дарвина, и это серологическое исследование является одним из последних доказательств эволюции. Ряд биохимических продуктов, таких как нуклеиновые кислоты, ферменты, гормоны и фосфагены, четко демонстрируют взаимосвязь всех форм жизни. Состав жидкостей тела показал, что первая жизнь возникла в океанах. Наличие азотистых продуктов выделения раскрывает водное происхождение позвоночных, а природа зрительных пигментов указывает на пресноводное происхождение наземных позвоночных. Серологические тесты указывают на родство внутри этих…