如果你曾经想知道为什么人类的手和猴子的爪子看起来很相似,那么你已经知道了一些关于同源结构的知识。研究解剖学的人将这些结构定义为一个物种与另一个物种非常相似的身体部分。但你不需要成为一名科学家就能理解,识别同源结构不仅对比较有用,而且对分类和组织地球上许多不同种类的动物生命也很有用。
科学家说,这些相似之处证明,地球上的生命有着共同的远古祖先,许多或所有其他物种都是从这个祖先进化而来的。在这些同源结构的结构和发育中可以看到这种共同祖先的证据,即使它们的功能不同。
生物的亲缘关系越密切,同源结构就越相似。例如,许多哺乳动物有相似的肢体结构。鲸鱼的鳍状肢、蝙蝠的翅膀和猫的腿都与人类的手臂非常相似,上面有一块很大的“手臂”骨(人类的肱骨),下面有两块骨头,一侧有一块较大的骨头(人类的桡骨),另一侧有一块较小的骨头(尺骨)。这些物种在“腕部”区域(人类称为腕骨)也有一系列较小的骨骼,这些骨骼通向“手指”或指骨。
尽管骨骼结构可能非常相似,但功能差异很大。同源肢体可用于飞行、游泳、行走或人类用手臂做的任何事情。这些功能通过数百万年的自然选择进化而来。
当瑞典植物学家卡洛斯·林奈(Carolus Linnaeus)在1700年代制定他的分类系统来命名和分类生物时,物种的外观是物种所在群体的决定因素。随着时间的推移和技术的进步,同源结构在决定生命系统发育树的最终位置上变得越来越重要。
林奈的分类系统将物种分为大类。从一般到具体的主要分类是王国、门、纲、目、科、属和种。随着技术的发展,科学家们可以在基因水平上研究生命,这些类别已经更新,包括领域,这是分类体系中最广泛的类别。生物体主要根据核糖体RNA结构的差异进行分类。
这些技术上的变化改变了科学家对物种的分类方式。例如,鲸鱼曾经被归类为鱼类,因为它们生活在水中,有鳍状肢。在发现这些鳍状肢含有与人类腿部和手臂同源的结构后,它们被转移到树上与人类关系更为密切的部分。进一步的基因研究表明,鲸鱼可能与河马有着密切的关系。
蝙蝠最初被认为与鸟类和昆虫关系密切。所有有翅膀的东西都被放在系统发育树的同一个分支中。经过更多的研究和同源结构的发现,很明显并非所有的翅膀都是相同的。尽管它们具有相同的功能,使生物体能够在空中飞行,但它们的结构却截然不同。蝙蝠的翅膀在结构上与人的手臂相似,但鸟类的翅膀与昆虫的翅膀大不相同。科学家们意识到蝙蝠与人类的关系比与鸟类或昆虫的关系更为密切,并将它们转移到生命系统发育树上的相应分支。
虽然同源结构的证据早已为人所知,但最近才被广泛接受为进化的证据。直到20世纪后半叶,当分析和比较DNA成为可能时,研究人员才能重申物种与同源结构的进化关系。
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