生物间意想不到的亲缘关系

作者: 今井明子

来源: 科学世界

发布日期: 2021-11-30 18:30:00

本文探讨了生物间意想不到的亲缘关系,特别是通过DNA分析揭示的海豚与河马的近亲关系,以及不同动物类群的进化历史和趋同进化的现象。

所有生物都拥有共同的祖先,后来经过漫长的岁月才进化成了各种各样的生物,这是进化论告诉我们的答案。过去,科学家根据生物的外表和骨骼等来推测各种生物的进化历程。但是,近年来随着DNA分析等技术的进步,发现了一些颠覆以往观点、拥有意外亲缘关系的例子。而且,科学家也正在利用这些技术不断揭示人类的起源和演化等。

与海豹相比,海豚与河马的亲缘关系更近。

一般认为,在由爬行类、鸟类、哺乳类构成的羊膜动物的系统树中,哺乳类是最早分离出来的。至于剩下的爬行类和鸟类,在分子系统学发展之前,认为龟鳖目首先从爬行类中分化出去;之后,有鳞目(蛇、蜥蜴等)和喙头蜥目(仅存于新西兰等有限地域的爬行类,接近于有鳞目)与鳄目和鸟类分化。不过,从20世纪90年代末开始,分子系统学获得了突飞猛进的发展。研究结果表明,龟鳖目可能是在分化出有鳞目之后,才与鸟类和鳄目分化的。

由此可见,我们原以为很久之前就由共同祖先分化出来的动物,根据分子系统学,实际上却是在相对较近的时期才分化出来的。海豚(体型较小的鲸类)的亲缘关系也是这样的例子之一。

众所周知,虽然海豚拥有与鱼类相似的流线型体型,但它不是鱼类而是哺乳动物。那么,究竟哪种哺乳动物才是海豚的近亲呢?20世纪末,对部分核DNA进行分析的结果表明,海豚与河马是近亲。现在,海豚和河马都被归属于“鲸偶蹄目”。

虽然海豚和河马在外形上一点儿也不像。但研究认为,海豚的祖先原本也生活在陆地上,但在进化过程中逐渐演变成适合在水中生活的身姿。可以说,这是在能够分析各种动物的核DNA之前根本不了解的亲缘关系。

河马和大象都拥有粗胖的巨大体型,有些相似。但是,DNA的分析结果表明,河马和大象在很久之前就从共同祖先中分化出来了。河马和大象的分化可追溯到1亿多年前。

大约2亿年前,当时的大陆并不像今天这样分离,而是南半球存在冈瓦纳大陆(由现在的非洲大陆和南美大陆等构成),北半球存在劳亚大陆(由现在的欧亚大陆和北美大陆构成)。后来,冈瓦纳大陆开始不断分裂,大约在1.05亿年前形成了现今的非洲大陆和南美大陆。大约2000万年前,非洲大陆与欧亚大陆合为一体,但在那之前,非洲大陆一直都是孤立的。

在孤立的非洲大陆独自进化而来的哺乳动物称为“非洲兽类”。

而在北半球大陆进化而成的哺乳动物则称为“北方兽类”。大象属于非洲兽类的长鼻目,河马属于北方兽类的鲸偶蹄目,两者的进化历史截然不同。此外,在南美大陆进化而来的哺乳动物称为“贫齿类”(也称异关节类)。海牛目(海牛等)和蹄兔目(蹄兔等)是大象的近亲。海牛看上去与大象有些相似,但蹄兔与大象看上去毫无共同之处,只凭外表根本想不到它们是亲戚。这些关系也是通过DNA分析才得以知晓的。

世界上也有许多长得很像,但实际上却是毫无关系的“外人”的例子。例如,虽然马岛猬和刺猬非常相似,但其实马岛猬属于非洲兽类(非洲猬目),刺猬属于北方兽类(鼩形目)。因此,它们在遗传上是亲缘较远的两个物种。身披铠甲的犰狳和穿山甲也是同样的。犰狳属于贫齿类(有甲目),穿山甲则属于北方兽类(鳞甲目)。世界上有很多动物都被称作“食蚁兽”,但袋食蚁兽和大食蚁兽是完全不同的“外人”。

哺乳动物分为单孔类、有袋类和真兽类(也称胎盘类)3大类,大食蚁兽属于真兽类,袋食蚁兽则属于有袋类。有袋类是指像袋鼠、树袋熊那样,雌性腹部有育儿袋的哺乳动物。有袋类曾生活在冈瓦纳大陆,后来在从冈瓦纳大陆分离出来的澳大利亚大陆等地繁衍下来。

为什么虽无血缘关系却长得很像呢?“趋同进化”是原因之一。趋同进化是指栖息于相似生活环境中的动物各自独立地进化出适应环境的身姿,从而具有相似的形态。

例如,生活在水中的生物为了便于游泳,四肢会逐渐进化成鳍形,身体变成流线型。鲸和海豚的祖先可能生活在陆地上,但如今它们却拥有与鱼类相似的形态,便是基于这样的原因。此外,“拟态”也是虽无血缘关系却长得很像的原因之一。例如,自身没有毒性,但如果长得像有毒动物的话,就不易受到敌人的攻击而有利于生存下去。因此,有时生物会朝着这一方向进化。

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