第二节 动物进化的例证.doc

第二节 动物进化的例证 一、比较解剖学的例证 动物的演化反映在形态结构上，比较各类动物的体制结构不难找到他们之间的进化线索与亲缘关系。 同源器官（homologous organ）是指不同类群动物的某些器官有时在外形上不同，功用也不同，但其基本结构和胚胎发育的来源上却相同。例如脊椎动物的前肢、如鸟翅、蝙蝠的翼、鲸的鳍状肢、狗的前肢以及人的手臂等（图22-3），它们在外形和功能上很不相同，但内部结构却很相似，在胚胎发育中有共同的原基与过程。这种一致性可以证明这些动物有共同的祖先，其外形的差异则是由于适应不同的生活环境，执行不同的功能造成的。哺乳类中耳中的3块听小骨（镫骨、砧骨和锤骨）和其祖先的一部分咽弓（舌颌骨、方骨和关节骨）也是同源器官。3块听小骨是传导声波的装置，而在鱼类与镫骨同源的舌颌骨作为悬器将颌弓连于脑颅，与砧骨和锤骨有同源关系的方骨和关节骨在爬行类中却是上、下颌的组成部分。又如陆生脊椎动物的肺与鱼类的鳔的同源关系可以从肺鱼的鳔循环看到它们的同源线索，从胚胎发生上看，鳔与肺均由原肠突出形成。 与同源器官相对的是同功器官（analogous or-gan）。同功器官是指在功能上相同，有时形状也相似，但其来源和基本结构均不同。例如蝶翼与鸟翼均为飞翔器官，但蝶翼是膜状结构，由皮肤扩展形成，而鸟翼是脊椎动物前肢形成，内有骨骼外有羽毛。又如鱼鳃与陆栖脊椎动物的肺，均为呼吸器官，但鱼鳃鳃丝来自外胚层，而肺来自内胚层。 痕迹器官（vestigial organ）的存在对动物的进化提供了最有意义的证据。痕迹器官是指动物体或人体中一些残存的器官，它们的功用已经丧失或极小。例如鲸类残存的腰带证明其为次生性转变为水栖的哺乳类，其祖先应是陆生哺乳动物，从最原始的鲸化石的头骨和牙齿与古食肉类的相似可以说鲸可能是由古食肉类适应辐射进入水生的一支。同样，从蟒蛇泄殖腔孔两侧的一对角质爪和退化的腰带的存在证明其祖先应是四足类型的爬行动物。 人体的许多痕迹器官（图22-4）的存在，如极为退化的盲肠与蚓突，已失去消化功能。分节的腹直肌为原始肌肉分节现象的残遗。又如眼角的瞬膜、动耳肌、尖形的犬牙、体毛、男性的乳头和小的尾椎骨等痕迹器官的存在也只有用进化的观点才能合理的解释，人类是由具有这些器官的动物进化而来，这些器官在祖先动物的身上是有用的，只是后来因无用而退化了。 二、胚胎学的例证 不同纲的脊椎动物，例如鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔和人的早期胚胎发育彼此都很相似（图22-5），都具有鳃裂和尾，头部较大，身体弯曲，胚期越早，体形也越相似，以后逐渐分化才显出差别。且可看出在分类地位上越相近的动物，其相似的程度也越大。 为什么陆生的动物如蜥蜴、鸡、猪等在胚胎期会有鳃裂呢？为什么人的胚胎会有尾呢？这些现象只有认为鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔等动物和人都是从很古的时候的共同始祖演化而来才可理解。生物的遗传性把过去一些进化的痕迹保留在胚胎时期中，因而才有胚胎初期的相似。人和陆生脊椎动物都是从水生的始祖进化而来，所以胚胎时期都出现鳃裂（或鳃囊）。人又是从有尾的动物进化而来，所以在人的胚胎早期有尾也就不足为怪了，所以现在在某些成人还留有极为退化的尾的现象是为返祖现象。至于人胚有和鱼类相似的动脉弓，也是人和鱼有亲缘关系的一个例证（图22-6）。 动物胚胎发育的过程一般能重现其在种系进化历程中的重要阶段，例如，哺乳动物从一个受精卵发育开始，历经囊胚、原肠胚至三胚层等是相当于无脊椎动物阶段，待出现鳃裂（或鳃囊），相当于鱼类阶段，再出现心脏的分隔变化（一心房、一心室→二心房、一心室→二心房、二心室），相当于由鱼类→两栖类→爬行类→哺乳类各阶段。这是胚胎发育中的一个规律，它揭示出生物的个体发育会重演它的系统发生。这就是德国生物学家赫克尔（Haeckel）提出来的“生物发生律”或“重演论”（biogenetic law或 recapitulation theory），即“个体发育的历史是系统发育历史的简单而迅速的重演。”蛙的个体发育中由蝌蚪到成蛙的变态的一系列体制结构的变化，十分清晰的反映出脊椎动物的由水生到陆生的演变。 “重演”不仅见于动物的形态结构，也见于他们的生理生化方面。动物在体内分解蛋白质后，产生氮代谢废物氨（NH3），氨具毒性，易溶于水。鱼类可通过鳃呼吸使其迅速地扩散到周围的水中，所以氨的排出对水生的鱼不成问题。而陆栖脊椎动物必须将氨转变为相对无毒的尿素（OO（NH2）2）和尿酸（C5H4O3N4）。两栖类与哺乳类排出尿素，鸟类和大多数爬行类排泄尿酸。但在胚胎时期情况却与此不同，蛙的幼体蝌蚪与鱼类相似排泄氨。鸡胚早期排泄物为氨，稍后排泄尿素，像两栖类，最后排泄尿酸则同于爬行类。这是在生物发生律方面很好的生化证据之一（图22-7）