Back to chapter

33.7:

趋同进化

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Convergent Evolution

Languages

Share

蝙蝠与多数鸟类都有拍打翅膀 飞起来的能力 人们可能认为这两个种群是从 同一个有翅膀的祖先进化而来 事实上蝙蝠与鸟类并非近亲 二者最近一个共同祖先是一种有四肢的 地表节肢动物 翅膀的进化就是趋同进化的 一例 即功能近似的相似特征的 独立进化 飞行的能力经过了多次进化 仔细观察鸟类和蝙蝠翅膀的形态 就能明显看出这一点 鸟类的手骨与腕骨融合 羽毛形成大片面积产生升力 在飞行时 鸟类收起下肢以免碍事 相反 蝙蝠的指骨 却变得细长 上面有大片 构成翅膀的皮肤 蝙蝠的下肢还在飞行过程中起着 至关重要的作用 趋同进化的另一例 出现在鲸和鱼类身上 鲸是温血哺乳动物 会照顾自己的后代 且呼吸空气 鱼是冷血动物 会产卵 通过鳃交换空气 然而水中生活的需求导致了 鲸与鱼类身上相似的或近似的 进化特征 两个群体都有鳍和流线型身体形态 轻松穿行水中 鲸与鱼类并没有共同的近代祖先 却有着功能类似的相似特征 就是由于趋同进化

33.7:

趋同进化

进化会随着时间的推移塑造生物体的特征,确保它们适合它们所生活的环境。有时,选择压力导致类似但无关的适应在生物中兴起,这些生物最近没有共同的祖先,这个过程被称为融合进化。

收敛演产生的结构称为类似结构。它们在功能上相似,即使它们的结构不同。此外,结构可以相似,同时也包含同源特征 – 那些从共同祖先继承。鸟类和蝙蝠的翅膀相似,但翅膀内的前肢骨骼是同源的,它们改编自遥远的四肢祖先。另一方面,蝴蝶的翅膀与鸟类和蝙蝠的翅膀相似,但它们不是同源的。

有时,当两种生物体作为融合进化的结果而共享特征时,情况很明显,例如鸟类、蝙蝠和蝴蝶翅膀,但在其它时候,这种特征就不那么明显了。为了确定特征是否相似,从而产生收敛进化或同源的结果,以及共同祖先的结果,科学家可以检查有关生物体的DNA序列。

海豚和许多蝙蝠使用回声定位来导航和狩猎。DNA序列数据表明,在哺乳动物耳蜗中编码一种蛋白质的基因普雷斯廷(Prestin)在具有高频听觉的假设下,在关系较少的蝙蝠之间以融合的方式进化,在海豚中也以类似的方式进化。

不同物种中结构相似的毒素和毒液提供了另一个例子,其中DNA序列数据对于确定特征是相似还是同源性至关重要。

Suggested Reading

Brodie III, Edmund D. "Convergent evolution: pick your poison carefully." Current biology 20, no. 4 (2010): R152-R154. [Source].

Liu, Yang, James A. Cotton, Bin Shen, Xiuqun Han, Stephen J. Rossiter, and Shuyi Zhang. "Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins." Current Biology 20, no. 2 (2010): R53-R54. [Source].

Parker, Joe, Georgia Tsagkogeorga, James A. Cotton, Yuan Liu, Paolo Provero, Elia Stupka, and Stephen J. Rossiter. "Genome-wide signatures of convergent evolution in echolocating mammals." Nature 502, no. 7470 (2013): 228. [Source].