趋同演化

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鼴鼠的前肢
螻蛄的前肢
鼴鼠的前肢(左)和螻蛄的前肢(右)都具有梳子形結構,而哺乳动物昆虫並非近親,但為了適應刨土穴居的生活,二者演化出相似的身體特徵。
魚龍的骨骼(上)與海豚的骨骼(下)
魚龍的骨骼(上)與海豚的骨骼(下)非常相似,事實上鯨豚類在魚龍滅絕5000萬年之後才出現,但為了適應水下環境,二者演化出相似的身體特徵。

趋同演化(英文:convergent evolution)是指親緣關係較遠的生物因长期生活在相同或相近的環境下,為滿足生存需要而演化出相似的身體構造、生理功能等。一個典型的例子是飛行動物之間的趨同演化:昆虫翼龍鳥類蝙蝠分別獨立演化出了飛行能力,牠們都擁有翅膀這一同功器官(功能相同的器官),其中翼龍、鳥類和蝙蝠的翅膀亦為同源器官,均由前肢特化形成,而昆蟲的翅膀則由外骨骼形成,與其他三者並非同源。

和趨同演化相反的概念為趨異演化,是指相似的物種在演化過程中逐漸分化。

植物中也有許多趨同演化的例子,諸如不斷重複演化出的C4类二氧化碳固定、利用果實散播種子以及攝食蟲類等。

示例[编辑]

身體外觀[编辑]

魚類海洋哺乳動物中的海豚爬行類中的魚龍都有流線形的外觀和鰭肢[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)與犬科赤狐就有極高的相似度[6]

回聲定位[编辑]

鯨豚類蝙蝠中各自演化出回声定位的能力,且來自於同一個基因的變異[7][8]

眼睛[编辑]

脊索动物(左)與头足动物(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,頭足動物則沒有盲點。[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。
  • 性別在不同生物之間獨立演化出現了許多次。
蜂鳥的尖喙
天蛾的口器
蝙蝠的翅膀
翼手龍的翅膀
的翅膀
烏賊的眼
的眼

参考文献[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. CRC Press. 2012-03-15: 133. ISBN 978-1-84076-623-3 (英语). 
  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. 1995-01-01, 12 (1): 28–52. ISSN 0737-4038. PMID 7877495. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a040189 (英语). 
  5. ^ 5.0 5.1 Conway Morris, S. Life's solution: inevitable humans in a lonely universe. Cambridge: Cambridge University Press. 2004. ISBN 978-0-521-60325-6. OCLC 156902715 (英语). 
  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, 20 (2): R53–R54. PMID 20129036. doi:10.1016/j.cub.2009.11.058 (英语). 
  9. ^ Roberts, M. B. V. Biology: A Functional Approach. Nelson Thornes. 1986: 574. ISBN 978-0-17-448019-8 (英语). 
  10. ^ Kozmik, Zbynek; Ruzickova, Jana; Jonasova, Kristyna; Matsumoto, Yoshifumi; Vopalensky, Pavel; Kozmikova, Iryna; Strnad, Hynek; Kawamura, Shoji; Piatigorsky, Joram. Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2008-07-01, 105 (26): 8989–8993. Bibcode:2008PNAS..105.8989K. ISSN 0027-8424. PMC 2449352 可免费查阅 请检查|pmc=值 (帮助). PMID 18577593. doi:10.1073/pnas.0800388105 (英语). 

參閱[编辑]