Перейти до основного вмісту
Каталог

Гомологічні й аналогічні органи, рудименти й атавізми

~15 хв · 9 розділів · 8 тестових запитань

Систематика й еволюція органічного світу
Біологія НМТ

Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + біологія.

Розрізняти гомологічні й аналогічні органи за походженням і функцією, рудименти й атавізми — за типовою редукцією структури або рідкісним відновленням ознаки предка, та пояснювати, про що кожна з цих груп свідчить в еволюції, на прикладах тварин, рослин і людини.

Гомологічні органи

Гомологічні органи — це органи, що мають спільне походження: вони розвиваються з однакових зачатків ембріона, займають подібне положення в тілі й мають єдиний план будови, але можуть виконувати різні функції. Саме тому гомологію визначають не за тим, що орган робить, а за тим, звідки він узявся і як побудований. Гомологічні органи — результат дивергенції: споріднені види, пристосовуючись до різних середовищ, змінюють форму однієї й тієї самої структури.

Передні кінцівки хребетних — класичний приклад гомології

Порівняймо скелет передньої кінцівки людини, птаха, кажана, кита, коня й крота. У всіх цих тварин кінцівка складається з тих самих відділів: плечова кістка, передпліччя (променева й ліктьова кістки), зап’ясток, п’ясток і фаланги пальців. У людини ця кінцівка — рука, здатна до тонких маніпуляцій; у птаха й кажана — крило для польоту; у кита — ласт для плавання; у коня — нога для швидкого бігу; у крота — риюча кінцівка. Функції різні, але план будови — той самий, успадкований від спільного предка всіх наземних хребетних.

Рендеринг діаграми…

Видозміни листка — гомологічні органи

Листок у різних рослин може набувати зовсім несхожого вигляду, але всі ці структури — видозміни листка, а отже, гомологічні. Приклади:

  • вусики гороху — верхні листочки складного листка перетворилися на ниткоподібні органи, що чіпляються за опору;

  • колючки барбарису й кактуса — листки, що захищають рослину від поїдання;

  • соковиті луски цибулини — видозмінені листки, що запасають воду й поживні речовини;

  • ловильні листки росички — листки, що вкриті клейкими волосками для ловлі комах.

Усі ці органи розвиваються з листкового зачатка, мають характерне розташування на стеблі (у вузлі) і часто зберігають листкову жилку чи інші ознаки листка. Луска цибулини й вусик гороху зовсім не схожі зовні, але обидва — видозмінені листки, тож вони гомологічні.

Видозміни пагона — теж гомологічні органи

Пагін (стебло з листками й бруньками) також може видозмінюватися. Усі видозміни пагона гомологічні між собою та зі звичайним пагоном. Їхнє походження можна розпізнати:

  • бульба картоплі — має «вічка» (бруньки), які проростають у нові пагони;

  • кореневище пирію — підземний пагін із лускоподібними листками й бруньками;

  • цибулина — вкорочений пагін із соковитими лусками-листками;

  • вусики винограду — пагін, що видозмінився для чіпляння (на відміну від вусиків гороху, які є листками);

  • колючки глоду — видозмінені пагони (на відміну від колючок барбарису, які є листками).

Отже, гомологію визначають за будовою, розташуванням і ембріональним розвитком, а не за функцією. Два органи можуть виглядати зовсім по-різному (луска цибулини й вусик гороху), але бути гомологічними, якщо походять від однієї структури предка.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Аналогічні органи

Аналогічні органи — це органи різного походження, що виконують схожі функції й тому зовні схожі. Вони розвиваються з різних зачатків ембріона, мають різний план будови, але внаслідок конвергенції в подібних умовах середовища набувають подібної форми. Аналогія не свідчить про спорідненість: схожі лише функція й зовнішній вигляд, а будова й розвиток органів різні.

Приклади аналогічних органів у тварин

Найвідоміший приклад — крила. Крило птаха — це видозмінена передня кінцівка, вкрита пір’ям, із кістковим скелетом усередині. Крило метелика — складка покривів тіла (хітинізована перетинка), яка не має кісток і не є кінцівкою. Обидва органи служать для польоту, але походять із різних зачатків, тому вони аналогічні.

Інші приклади:

  • зябра риби (утворені зі стінок глотки) і зябра рака (вирости кінцівок) — обидва служать для дихання у воді, але мають різне походження;

  • очі восьминога й очі людини — обидва мають кришталик, сітківку й склоподібне тіло, але розвиваються з різних зародкових тканин (у восьминога — зі шкірної складки, у людини — з нервової трубки).

Приклади аналогічних органів у рослин

У рослин аналогічні органи виникають, коли різні частини (листок, пагін, корінь) пристосовуються до однакової функції:

Орган

Походження

Функція

Колючки барбарису

Видозмінені листки

Захист

Колючки глоду

Видозмінені пагони

Захист

Вусики гороху

Видозмінені листки

Чіпляння за опору

Вусики винограду

Видозмінені пагони

Чіпляння за опору

Бульба картоплі

Видозмінений пагін

Запасання поживних речовин

Кореневі бульби жоржини

Видозмінений корінь

Запасання поживних речовин

Колючки барбарису й глоду виконують однакову захисну функцію й зовні схожі, але перші — видозмінені листки, а другі — видозмінені пагони. Вусики гороху (листок) і вусики винограду (пагін) також аналогічні. Бульба картоплі (пагін) і кореневі бульби жоржини (корінь) — теж аналогічні органи.

Одна пара — два погляди

Крило птаха й крило кажана — гомологічні, бо обидва є передніми кінцівками хребетних з однаковим скелетним планом. Водночас пристосування до активного польоту в птахів і кажанів виникли незалежно, і крило птаха та крило метелика — аналогічні як літальні органи. Отже, одні й ті самі органи можна розглядати з різних боків: за походженням (гомологія) або за функцією (аналогія).

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Рудименти й атавізми

Рудименти

Рудименти — це структури, редуковані порівняно з предками й такі, що втратили частину первинної ролі. Вони можуть мати інші функції та є типовими для виду. Наявність абсолютно в кожної особини не є визначальним критерієм — головне, що структура зменшена й не виконує тієї ролі, яку мала в предків.

Рудименти людини:

  • червоподібний відросток (апендикс) — залишок сліпої кишки травної системи; має імунні функції, але не бере участі в перетравленні клітковини, як у предків;

  • куприк — 3–5 злитих хребців, залишок хвостового відділу скелета; до нього прикріплюються м’язи й зв’язки, але хвіст як орган руху відсутній;

  • напівмісяцева складка ока — залишок третьої повіки (мигальної перетинки), добре розвиненої в птахів і плазунів;

  • м’язи вушної раковини — дозволяють ворушити вухами, але в людини ця здатність майже втрачена;

  • волосяний покрив тіла — редукований порівняно з волосяним покривом предків-приматів.

Рудименти тварин:

  • кістки тазового пояса кита — залишки таза наземних предків, що мали задні кінцівки;

  • залишки задніх кінцівок пітона — невеликі кісткові утвори біля клоаки;

  • недорозвинені крила ківі — птах не літає, крила майже непомітні;

  • очі крота — редуковані, під шкірою, майже не функціонують.

Важливо: рудимент не обов’язково марний. Куприк є місцем прикріплення м’язів і зв’язок тазового дна. Апендикс має імунні функції (лімфоїдна тканина). Однак обидва органи редуковані порівняно з предками: куприк — це залишок хвоста, а апендикс — залишок великої сліпої кишки, яка в травоїдних предків людини перетравлювала клітковину. Не стверджуй, що апендикс непотрібний, — він має функцію, але не ту первинну.

Атавізми

Атавізми — це поява в окремих особин ознак далеких предків, яких немає в інших особин виду. Гени цих ознак збереглися в генотипі, але зазвичай не проявляються через блокування іншими генами. За певних умов (мутації, порушення регуляції) вони можуть «прорватися» й реалізуватися в розвитку.

Шкільні приклади можливих атавізмів людини:

  • хвостоподібний придаток — рідкісне збереження ембріонального хвоста, ознаки предків-приматів; справжній такий хвіст містить м’язи, судини й нерви, але не має хребців, а утвори з кістками, хрящем чи пухлинною тканиною зараховують до псевдохвостів — інших порушень розвитку;

  • додаткові соски (політелія) — відновлення багатососковості, характерної для багатьох ссавців.

Тваринні приклади атавізмів:

  • відновлені бічні пальці коня — сучасний кінь має один палець, укритий копитом, але іноді народжуються лошата з додатковими бічними пальцями, як у трипалих предків;

  • задні кінцівки кита — поодинокі випадки народження китів із видимими зачатками задніх ніг.

Головна відмінність

Рудимент — типова редукована структура, яка є в усіх (або майже в усіх) представників виду. Атавізм — рідкісне відновлення ознаки предка, яке трапляється лише в окремих особин. Оцінюють походження й розвиток, а не тільки частоту або форму органа. Куприк — типовий рудимент, а підтверджене відновлення хвоста предкового типу — можливий атавізм.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Про що ці органи свідчать

Кожна з чотирьох груп органів — гомологічні, аналогічні, рудименти й атавізми — несе певне еволюційне повідомлення. Розуміння цього повідомлення допомагає не лише правильно відповідати на тестові завдання, а й бачити за окремими прикладами загальні закономірності еволюції.

Про що свідчать гомологічні органи

Гомологічні органи свідчать про спільне походження й дивергенцію. Єдиний план будови передніх кінцівок наземних хребетних успадкований від спільного предка, який жив приблизно 360 мільйонів років тому (кінець девону). Те, що рука людини, крило птаха, ласт кита й нога коня мають однаковий набір кісток, неможливо пояснити випадковим збігом — це прямий доказ того, що всі ці види походять від одного предка. Різноманітність форм виникла через дивергенцію: різні умови життя змінювали одну й ту саму структуру в різних напрямках.

Про що свідчать аналогічні органи

Аналогічні органи свідчать, що в подібних умовах природний добір формує подібні пристосування (конвергенція), але не про спорідненість. Крило птаха й крило метелика схожі, бо політ потребує певної аеродинамічної форми, а не тому, що птах і метелик мають спільного предка. Аналогічні органи — це приклад того, як середовище «диктує» форму, незалежно від того, з якого матеріалу цю форму будує еволюція.

Про що свідчать рудименти

Рудименти свідчать, що в предків орган був розвиненим і виконував певну функцію. Кістки тазового пояса кита — це залишки таза наземних предків, які мали задні кінцівки й ходили по суші. Куприк людини — залишок хвоста, який був у предків-приматів. Якби предки ніколи не мали цих структур, рудименти не могли б виникнути. Отже, рудименти — це «історичні свідки» еволюційного минулого, зафіксовані в будові сучасних організмів.

Про що свідчать атавізми

Атавізми свідчать, що гени ознак предків зберігаються в генотипі нащадків і за певних умов можуть проявлятися. Хвостоподібний придаток у людини не виникає з нічого — гени, що кодують розвиток хвоста, є в нашому геномі, але зазвичай заблоковані. Коли регуляція порушується, ознака «спогадує» про предка. Атавізми показують, що еволюція не створює все заново, а перебудовує наявне, і старі гени можуть залишатися в резерві.

Алгоритм для тесту

Щоб не помилитися в завданні, дій за таким алгоритмом:

  • спільне походження (однакові зачатки, єдиний план будови) → гомологія;

  • різне походження, схожа функція → аналогія;

  • типова редукована структура, яка є в більшості особин виду → рудимент;

  • ознака предків, що зрідка з’являється в окремої особини → атавізм.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Розбираємо завдання

Приклад 1. Логічні пари: приклад → поняття

У завданні типу «логічні пари» (1–4 → А–Д) потрібно співвіднести кожен приклад із відповідним поняттям. Один варіант відповіді зайвий.

Приклади:

  • 1 — крило кажана й ласт кита;

  • 2 — колючки барбарису й колючки глоду;

  • 3 — куприк людини;

  • 4 — народження лошати з додатковими бічними пальцями.

Варіанти для вибору: А — гомологічні органи, Б — аналогічні органи, В — рудимент, Г — атавізм, Д — модифікація (зайве).

Розв’язання:

  • 1 — крило кажана й ласт кита: обидва — передні кінцівки хребетних з однаковим планом будови, спільне походження → А (гомологічні органи).

  • 2 — колючки барбарису (видозмінені листки) і колючки глоду (видозмінені пагони): різне походження, однакова функція захисту → Б (аналогічні органи).

  • 3 — куприк людини: редукований залишок хвостового відділу, типовий для всіх людей → В (рудимент).

  • 4 — народження лошати з додатковими бічними пальцями: рідкісне відновлення ознаки трипалих предків коня → Г (атавізм).

Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В, 4–Г. Варіант Д (модифікація) зайвий.

Приклад 2. Вибір однієї відповіді: пара гомологічних органів

Укажи пару гомологічних органів:

  • А — крила птаха й метелика;

  • Б — колючки барбарису й глоду;

  • В — вусики гороху й луски цибулини;

  • Г — зябра риби й рака.

Розв’язання: Вусики гороху — видозмінені верхні листочки складного листка. Луски цибулини — видозмінені листки, що запасають воду. Обидва органи походять від листка, мають спільне походження, отже, вони гомологічні.

Чому інші варіанти неправильні:

  • А — крило птаха (видозмінена кінцівка) і крило метелика (складка покривів) мають різне походження, схожу функцію → аналогічні органи.

  • Б — колючки барбарису (листки) і колючки глоду (пагони) мають різне походження → аналогічні органи.

  • Г — зябра риби (стінки глотки) і зябра рака (вирости кінцівок) мають різне походження → аналогічні органи.

Відповідь: В.

Приклад 3. Оцінка двох суджень

Прочитай судження Марка й Лізи. Хто з них правий?

Марко: «Будь-який орган із функцією не може бути рудиментом».

Ліза: «Куприк є редукованим залишком хвостового відділу, хоча до нього прикріплюються м’язи та зв’язки».

Варіанти: А — лише Марко; Б — лише Ліза; В — обидва; Г — жоден.

Розв’язання: Марко помиляється. Рудимент може мати функцію (куприк — місце прикріплення м’язів, апендикс — імунна тканина). Головне — що орган редукований порівняно з предками й втратив первинну роль. Ліза права: куприк — це 3–5 злитих хребців, залишок хвостового відділу, хоча до нього прикріплюються м’язи та зв’язки.

Відповідь: Б (лише Ліза).

Приклад 4. Про що свідчать кістки тазового пояса кита

Про що свідчать кістки тазового пояса, які є в скелеті кита?

  • А — про пристосування китів до швидкого плавання;

  • Б — про походження китів від наземних предків із задніми кінцівками;

  • В — про конвергенцію китів і риб;

  • Г — про атавізм, що трапляється лише в окремих китів.

Розв’язання: Кістки тазового пояса кита — рудимент. Вони не беруть участі в плаванні (не А), не є результатом конвергенції з рибами (не В) і трапляються в усіх китів, а не лише в окремих особин (не Г). Вони свідчать, що предки китів були наземними ссавцями з розвиненими задніми кінцівками, які з часом редукувалися.

Відповідь: Б.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Типові помилки й пастки

  • Плутають рудименти (типові для виду) з атавізмами (лише в окремих особин). Запам’ятай: куприк — рудимент, хвостовий придаток — атавізм. Рудимент є в усіх (або майже в усіх) представників виду, атавізм трапляється рідко.

  • Визначають гомологію за функцією. Найпоширеніша помилка: вважають крила птаха й метелика гомологічними, бо обидва служать для польоту. Насправді гомологію визначають за походженням і будовою, а не за функцією.

  • Не впізнають гомологію за різних функцій. Луска цибулини й вусик гороху зовсім не схожі, але обидва — видозмінені листки, тому вони гомологічні. Не бійся, що функції різні.

  • Плутають колючки. У барбарису й кактуса колючки — видозмінені листки. У глоду колючки — видозмінені пагони. Тому колючки барбарису й глоду аналогічні, а не гомологічні.

  • Вважають рудименти абсолютно марними органами. Це не так: куприк служить для прикріплення м’язів, апендикс має імунну функцію. Рудимент — це структура, редукована порівняно з предками, але вона може мати інші, вторинні функції.

  • Вважають аналогічні органи доказом спорідненості. Аналогія свідчить про схожі умови життя й конвергенцію, а не про спільне походження. Спорідненість доводять гомологічні органи.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як це перевіряють на НМТ

Тема «Аналогічні й гомологічні органи, рудименти й атавізми» належить до теми 5.5 програми НМТ з біології (розділ 5). Основна вимога — розрізняти ці групи органів. У пояснювальній записці програма наголошує на візуальному розпізнаванні біологічних об’єктів, тому в завданнях часто використовують рисунки, схеми чи фотографії.

У демоваріанті НМТ-2026 рисунок, схема чи фото є в 15 завданнях з 30. Тема 5.5 може бути представлена в завданні № 23 — це вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г) за рисунком, що оцінюється в 1 бал.

Окремий формат — логічні пари в завданнях 25–28: «приклад → гомологія, аналогія, рудимент, атавізм». Потрібно співвіднести чотири приклади (1–4) із п’ятьма поняттями (А–Д), одне з яких зайве. Кожна правильна пара дає 1 бал, максимум — 4 бали.

Стратегія виконання: для рослин спершу визнач, чим є орган — видозміненим листком, пагоном чи коренем. Для тварин — зверни увагу на походження (чи є це кінцівкою, чи іншою структурою). Пам’ятай, що довідкових матеріалів на тестуванні немає, тому всі приклади потрібно знати наперед.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Питання й відповіді

Крило птаха й крило кажана — гомологічні чи аналогічні органи?

Вони гомологічні, бо обидва є передніми кінцівками хребетних з однаковим планом будови (плечова кістка, передпліччя, зап’ясток, п’ясток, фаланги). Спільне походження від предка наземних хребетних робить їх гомологічними. Водночас пристосування до польоту в птахів і кажанів виникло незалежно, тому як літальні органи вони можуть розглядатися як аналогічні — усе залежить від того, що саме порівнюють: походження (гомологія) чи функцію (аналогія).

Чому куприк — рудимент, а хвостовий придаток — атавізм?

Куприк — це 3–5 злитих хребців, залишок хвостового відділу, який є в усіх людей. Він редукований порівняно з хвостом предків-приматів, але виконує допоміжну функцію (місце прикріплення м’язів). Це типова для виду редукована структура — рудимент. Хвостоподібний придаток — рідкісне відновлення хвоста предкового типу, яке трапляється лише в окремих особин. Це атавізм, бо ознака предка з’являється знову, хоча зазвичай її немає.

Якщо апендикс корисний, чому його називають рудиментом?

Рудимент — це структура, редукована порівняно з предками, яка втратила первинну роль. Апендикс людини — залишок великої сліпої кишки, яка в травоїдних предків перетравлювала клітковину. У людини він не виконує цієї функції, але має вторинну імунну функцію (лімфоїдна тканина). Наявність іншої функції не заперечує того, що орган редукований. Тому апендикс — рудимент, але не марний орган.

Як відрізнити видозмінений листок від видозміненого пагона?

Видозмінений листок розташований у вузлі стебла, у пазусі може мати бруньку, часто зберігає листкову жилку. Видозмінений пагін має бруньки («вічка»), може мати лускоподібні листки, росте з пазухи листка або з верхівки. Наприклад: вусики гороху — це листки (розташовані на стеблі, без бруньок), а вусики винограду — видозмінені пагони (розташовані у вузлі навпроти листка, гомологічні суцвіттю). Колючки барбарису — листки (у вузлах), колючки глоду — пагони (з бруньками в пазухах).

Чому аналогічні органи не доводять спорідненості?

Аналогічні органи мають різне походження — вони розвиваються з різних зачатків ембріона. Їхня зовнішня схожість зумовлена однаковою функцією в подібних умовах (конвергенція), а не спільним предком. Наприклад, крило птаха й крило метелика схожі як літальні апарати, але птах і метелик належать до різних типів тварин і не мають спільного предка, який мав би крила. Спорідненість доводять гомологічні органи — вони свідчать про спільне походження.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Коротко: головне

  • Гомологічні органи — спільне походження, функції можуть різнитися (кінцівки хребетних, видозміни листка).

  • Аналогічні органи — різне походження, схожа функція (крила птаха й метелика, колючки барбарису й глоду).

  • Рудименти — недорозвинені, втратили первинне значення, типові для виду; можуть мати функції (куприкова кістка).

  • Атавізми — ознаки предків в окремих особин (хвостоподібний придаток, багатососковість).

  • Гомологія, рудименти й атавізми свідчать про спільне походження, аналогія — про схожі умови життя.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Самоперевірка

Перевірте себе на цьому юніті

Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.

1. Рудиментом у людини є:

2. Яка пара наведених органів є аналогічною?

3. Про що свідчать кістки тазового пояса, які збереглися в скелеті кита?

4. Яка з перелічених пар органів є гомологічною?

5. Укажи пару гомологічних органів.

Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 8 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.

Приєднатися, щоб пройти тест