趋同演化

“鼴鼠的前肢(左)”和“螻蛄的前肢(右)”有同樣的梳子型結構，哺乳動物和昆蟲明顯不同，但是為了適應挖土的環境，二者進化出相同的身體特征。

“魚龍的骨骼(上)”和“海豚的骨骼(下)”非常相近，魚龍和上龍一同滅絕，在5000萬年之後鲸豚类才進化出來，但是為了適應完全水生的環境，二者進化出相同的身體特征

在演化生物學中，趋同演化（英語：convergent evolution）指的是两种不具近缘关系的生物长期生活在相同或相似的环境（或曰生态系统）中，因应需要而发展出相同功能的器官（即同功器官）的现象。飛行為一個常見的範例，昆蟲、鳥類、翼龍和蝙蝠個別獨立演化出了飛行的能力。昆蟲與鳥類的翅膀為同功器官，但並非同源；而鳥類、翼龍與蝙蝠的前肢則為同源器官。

和趨同演化相反的概念為趨異演化，指的是相似的種類在演化歷程中逐漸分化。

植物中也有許多趨同演化的例子。例如不斷重複演化出的C4類二氧化碳固定、利用果實散播種子以及肉食。

成因[编辑]

不同的生物在面對類似的環境時，儘管器官來源不同，但生物會因為天擇的源故而在演化之路上發展出有類似功能的器官以適應環境的變化。

示例[编辑]

身體外觀[编辑]

魚類、海洋哺乳動物中的海豚與爬蟲類中的魚龍都有流線型的外觀和鰭肢^[1]^[2]。流線型的身體讓這些水生動物在水中這樣高阻力的環境中得以高速游動^[3]。海豹與海獅科同樣也具有流線型的身體，雖然保有四肢，但仍然十分適應水中生活^[4]。

澳洲的有袋類與舊世界的有胎盤類中的許多物種擁有十分類似的外型，即使分別屬於不同的演化支，以及不同的棲息地區^[5]。例如：袋狼的身體外觀（尤其是顱骨外型）與犬科的赤狐就有極高的相似度^[6]

有袋類與有胎盤類的趨同演化
赤狐骨架
袋狼顱骨（左）與狼（右）顱骨
袋狼骨架

回聲定位[编辑]

在鯨豚與蝙蝠中各自演化出回聲定位（英语：Animal echolocation）的能力，且來自於同一個基因的變異^[7]^[8]。

眼睛[编辑]

脊索動物（左）與頭足綱（右）各自演化出的眼球，脊索動物的視神經纖維必須穿過視網膜才能傳遞訊號，因此產生盲點，頭足綱則沒有盲點^[9]

眼睛在動物界演化了50~100次，包括頭足綱（章魚與魷魚）、脊索動物、刺胞動物門（水母）等等^[10]。牠們最初的共同祖先最多僅擁有簡單的感光點，而隨著演化各自發展出眼睛。不過結構上明顯的差異：頭足綱的血管與神經纖維與視網膜的背面相連，而脊索動物的神經纖維與視網膜的正面相連，因此必須穿過視網膜才能將訊號傳出。神經束穿過的地方不具有感光細胞，產生盲點，而頭足綱則沒有盲點^[5]。

其他[编辑]

蝙蝠从陆生到进化发展出翼状前肢，能够飞行捕食空中的小昆虫，这和昆虫以及鸟的翅膀的发生不一样。但两者的功能-飞行是一致的。
鴨嘴獸毒液和其他動物毒液的相似性是趨同演化的結果。^[11]
性別在不同生物之間獨立演化出現了許多次。

外星人的演化[编辑]

古生物學家西蒙· 康威· 莫里斯（英语：Simon Conway Morris）依此理論推論外星人有許多特徵跟人類相似。^[12]

圖片集錦[编辑]

蜂鳥的尖喙

天蛾的口器

魚龍

海豚

蝙蝠的翅膀

翼手龍

鳥的翅膀

烏賊的眼

人的眼

参考文献[编辑]

引用

^ How do analogies evolve?. University of California Berkeley. [2017-01-26]. （原始内容存档于2017-04-02）.
^ Selden, Paul; Nudds, John. Evolution of Fossil Ecosystems 2nd. CRC Press. 2012: 133 [2018-12-13]. ISBN 978-1-84076-623-3. （原始内容存档于2017-02-15）.
^ Ballance, Lisa. The Marine Environment as a Selective Force for Secondary Marine Forms (PDF). UCSD. 2016 [2020-09-19]. （原始内容 (PDF)存档于2017-02-02）.
^ Lento, G. M.; Hickson, R. E.; Chambers, G. K.; Penny, D. Use of spectral analysis to test hypotheses on the origin of pinnipeds. Molecular Biology and Evolution. 1995, 12 (1): 28–52 [2018-12-13]. PMID 7877495. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a040189. （原始内容存档于2008-10-07）.
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^ Kozmik, Z; Ruzickova, J; Jonasova, K; Matsumoto, Y.; Vopalensky, P.; Kozmikova, I.; Strnad, H.; Kawamura, S.; Piatigorsky, J.; Paces, V.; Vlcek, C. From the Cover: Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1 July 2008, 105 (26): 8989–8993 [2013-05-03]. Bibcode:2008PNAS..105.8989K. PMC 2449352. PMID 18577593. doi:10.1073/pnas.0800388105. （原始内容存档于2012-08-23）.
^ 無毒不丈夫的鴨嘴獸^{[永久失效連結]}
^ 科學新發現－搜尋外星人. （原始内容存档于2014-06-11）.

参閲[编辑]

外部連結[编辑]

[1] How do analogies evolve?. University of California Berkeley. [2017-01-26]. （原始内容存档于2017-04-02）.

[2] Selden, Paul; Nudds, John. Evolution of Fossil Ecosystems 2nd. CRC Press. 2012: 133 [2018-12-13]. ISBN 978-1-84076-623-3. （原始内容存档于2017-02-15）.

[3] Ballance, Lisa. The Marine Environment as a Selective Force for Secondary Marine Forms (PDF). UCSD. 2016 [2020-09-19]. （原始内容 (PDF)存档于2017-02-02）.

[4] Lento, G. M.; Hickson, R. E.; Chambers, G. K.; Penny, D. Use of spectral analysis to test hypotheses on the origin of pinnipeds. Molecular Biology and Evolution. 1995, 12 (1): 28–52 [2018-12-13]. PMID 7877495. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a040189. （原始内容存档于2008-10-07）.

[SCM2005-5] 5.0 ^5.1 Conway Morris, Simon. Life's solution: inevitable humans in a lonely universe. Cambridge University Press. 2005: 164, 167, 170 and 235. ISBN 0-521-60325-0. OCLC 156902715. doi:10.2277/0521827043.

[6] Werdelin, L. Comparison of Skull Shape in Marsupial and Placental Carnivores. Australian Journal of Zoology. 1986, 34 (2): 109–117. doi:10.1071/ZO9860109.

[7] Pennisi, Elizabeth. Bats and Dolphins Evolved Echolocation in Same Way. American Association for the Advancement of Science. 4 September 2014 [2017-01-15]. （原始内容存档于2016-12-25）.

[8] Liu, Yang; Cotton, James A.; Shen, Bin; Han, Xiuqun; Rossiter, Stephen J.; Zhang, Shuyi. Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins. Current Biology. 2010-01-01, 20 (2): R53–R54 [2018-12-14]. ISSN 0960-9822. PMID 20129036. doi:10.1016/j.cub.2009.11.058. （原始内容存档于2013-06-05）（英语）.

[9] Roberts MBV (1986) Biology: A Functional Approach （页面存档备份，存于互联网档案馆） Nelson Thornes, page 274. ISBN 978-0-17-448019-8.

[Kozmik2008-10] Kozmik, Z; Ruzickova, J; Jonasova, K; Matsumoto, Y.; Vopalensky, P.; Kozmikova, I.; Strnad, H.; Kawamura, S.; Piatigorsky, J.; Paces, V.; Vlcek, C. From the Cover: Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1 July 2008, 105 (26): 8989–8993 [2013-05-03]. Bibcode:2008PNAS..105.8989K. PMC 2449352. PMID 18577593. doi:10.1073/pnas.0800388105. （原始内容存档于2012-08-23）.

[11] 無毒不丈夫的鴨嘴獸^{[永久失效連結]}

[12] 科學新發現－搜尋外星人. （原始内容存档于2014-06-11）.

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