管窥生命~趋同进化(旧作)

| 12月 15th, 2007 | by intron | 1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (3 votes, average: 5 out of 5)
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趋同进化是指起源不同而在进化过程中形成的具有相近或相似的形态和功能(乃至结构)的生物学单位。

这个说法比较晦涩。之所以用了“生物学单位”这个词,是因为趋同进化是进化中一个非常普遍的现象,广泛地分布于不同的层面上,小到分子,大到群体,到处都有它的影子。以下是一些例子。

分子水平:催化同一类反应的酶称为同功酶。这些酶常常并不具有相同的起源,是在进化中形成了相同的功能。它们的高级结构常常有些相似之处,但一级结构却没有同源性。

亚细胞水平:细菌的鞭毛和真核生物的鞭毛具有类似的功能和外观,但组成这两种鞭毛的蛋白却完全不同,运动机理也不一样。

器官水平:昆虫和鸟类都具有适合飞翔的翅,但翅的起源与生理结构完全不同。

生物体外观:鲸和海豚的体形象鱼类,前肢也象鱼的鳍。一些固着生活的动物如海葵、海百合等具有类似植物的体形。

群体:白蚁具有和蚂蚁极为相似的社会结构,都是一个生育力强大的蚁后,少数雄蚁和大量没有生育力的工蚁和兵蚁等。然而,蚂蚁属于膜翅目,完全变态,雄蚁是单倍体,只有雌蚁一半的染色体,是由未受精的卵发育成的。白蚁属于等翅目,不完全变态,雄白蚁是二倍体。

当然,我们平时说的趋同进化主要是指生物体或器官水平的。

趋同进化可以看做是辐射适应的结果。不同起源的生物在同一个环境中生活经过长期的进化形成了适应该环境的形态和功能。或者从另一方面说,生物的变异在每一层面上几乎都可以产生出无限种可能,但对于一个特定的环境而言,能够适应并存活的只有为数不多的可能。于是“重复”就在所难免。而这些“重复”就是我们看到的趋同进化。

与趋同进化相对的还有趋异进化,是指起源相同而具有不同的形态和功能。比如,人的臂、猫的前肢、鲸的胸鳍都是同源器官,但形态和功能却不同。再比如,同是食肉目动物,大熊猫的消耗系统和狮子的有很大差别。

趋异进化是起源相同的生物在不同的环境或生活方式中形成的结果。

不难想见,趋同进化和趋异进化总是相伴发生的。比如,鲸适应水生的进化,在鲸和鱼之间是趋同进化,而在鲸和陆生哺乳动物之间就是趋异进化了。

[原文最后一段有些不合适,已删去] 

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