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趋同演化(英文:convergent evolution)是指亲缘关系较远的生物因长期生活在相同或相近的环境下,为满足生存需要而演化出相似的身体构造、生理功能等。一个典型的例子是飞行动物之间的趋同演化:昆虫、翼龙、鸟类和蝙蝠分别独立演化出了飞行能力,它们都拥有翅膀这一同功器官(功能相同的器官),其中翼龙、鸟类和蝙蝠的翅膀亦为同源器官,均由前肢特化形成,而昆虫的翅膀则由外骨骼形成,与其他三者并非同源。 成因:在不同的地区,例如美洲跟澳洲,虽然分隔遥远,但都具有类似的生态环境、或生态区位(ecological niche),所以在相似的生态环境中,都可以找到生态习性或外观类似、但却不同种类的生物,例如在美洲有美洲狼,在澳洲则为袋狼。生物学家们认为,这些分类关系遥远的物种,分别演化自不同的祖先,但在外貌或行为上却出现相似的演化过程,主要是因为这些物种都生活在类似环境,经过类似天择过程所造成的选汰结果。

同功(analogy)-为一种生物学现象,起源不同的结构表现出类似的形状和功能。如,蝇、蛾、鸟的翅膀都是同功器官,因为他们各沿独立的发展路径,最终都适应同一个功能——飞行。不同生物具同功构造(如翅膀)并不反映它们之间在进化上近缘。

同功器官(analogous organ)指在功能上相同,有时形状也相似,但其来源与基本结构均不同。例如蝶冀与鸟冀均为飞翔器官,但蝶冀是膜状结构,由皮肤扩展形成,而鸟冀是脊椎动物前肢形成,内有骨骼外有羽毛。又如鱼腮与陆栖脊椎动物的肺,均为呼吸器官,但鱼腮腮丝来自外胚层,而肺来自内胚层。 和趋同演化相反的概念为趋异演化,是指相似的物种在演化过程中逐渐分化。

植物中也有许多趋同演化的例子,诸如不断重复演化出的C4类二氧化碳固定、利用果实散播种子以及摄食虫类等。 一个常见的趋异演化例子是脊椎动物的四肢,这些动物中的四肢可能具有共同起源,但却有不同的构造与功能。 除了型态之外,也可应用分子生物学来研究这些现象。 例如一个基因与蛋白质序列,可能分化成两种以上的同源基因。

同功构造(analogous structure): 来源“可能”不同,但为了适应类似环境,而演化出类似功能的器官。例:鲸鱼和鲨鱼的鳍。 即“趋同演化(convergent evolution)”

趋同演化典型的例子是飞行动物之间:昆虫、翼龙、鸟类和蝙蝠分别独立演化出了飞行能力,它们都拥有翅膀这一同功器官(功能相同的器官),其中翼龙、鸟类和蝙蝠的翅膀亦为同源器官,均由前肢特化形成,而昆虫的翅膀则由外骨骼形成,与其他三者并非同源。鱼龙的骨骼与海豚的骨骼非常相似,事实上鲸豚类在鱼龙灭绝5000万年之后才出现,但为了适应水下环境,二者演化出相似的身体特征。


趋异演化是指两个或多个生物学特征具有共同演化起源,但在演化历程中逐渐分化的现象,又称适应。可经由观察不同物种的型态或生物分子,如基因或一些生化途径而得知,是演化生物学的研究对象之一。 一个常见的趋异演化例子是脊椎动物的四肢,这些动物中的四肢可能具有共同起源,但却有不同的构造与功能。除了型态之外,也可应用分子生物学来研究这些现象。例如一个基因与蛋白质序列,可能分化成两种以上的同源基因。

同源构造(homologous structure): 来源相同,但为了适应不同环境,而演化出不同功能的器官。例:鲸鱼的前肢跟人类的手。 即“趋异演化(divergent evolution)”


平行演化两者生物在分化之前各自具有共同祖先,而且两造皆承袭来自祖先的演化潜力与限制,所以他们之间的相似性就被称为平行演化。 一些源自共同祖先但彼此生殖隔离的物种在某种程度上有着相同适应演化的现象。是具有共同演化根源而又彼此隔离的物种长期具有相似经历而又独立选择的结果。

眼睛的演化 (Evolution of eyes)

动物眼睛共同的起源,是由各种眼睛的解剖学和基因的共同特征所建立的;也就是说,所有现代动物的眼睛(尽管他们有所不同),都是由5.4亿年前的“原眼”演化而成的。各种动物的视力,显示对于环境条件的适应,例如猛禽在视觉上比人类准确,而且有些可以看到紫外光。如脊椎动物和软体动物有不同形式的眼睛,也常常被引注为平行演化的例子,即使他们有遥远的的共同祖先。早期眼睛大部分的演进据信仅需数百万年的时间,当第一个肉食动物拥有真实成像的能力时,触发了一场“军备竞赛”;或是一个拥有“原眼”的物种发生了(种系发生的)辐射演化,在他的后裔之间,也发生了“军备竞赛”。被捕食者以及其竞争的捕食者,同样的会被迫找到相似的东西,或是超越如 此的能力,因此多演型和非典型的演化是平行的。

彼此亲缘关系很远的有机体产生相似的适应性变化。适应辐射是指有共同祖先的后代由于长期生活在不同环境而发生的趋异演化。


小整理

趋同演化:同功/来源“可能”不同,但为了适应类似环境,而演化出类似功能的器官。Ex:鲸鱼和鲨鱼的鳍。

趋异演化:同源/来源相同,但为了适应不同环境,而演化出不同功能的器官。Ex:鲸鱼的前肢跟人类的手。

平行演化:物种A和物种B拥有共同的祖先,由于亲缘关系,这两个物种原本就具有相似的性状a和性状b,然后平行演化指的是这两个相似的性状在相似的环境下各自演化成了相似的性状aa和性状bb。Ex:滑距马和现代马