生物间意想不到的亲缘关系

作者: 张丽君

来源: 《科学世界》2021年第3期

发布日期: 2023-07-17 18:30:41

本文探讨了生物间的亲缘关系,介绍了从古希腊到现代的生物分类学和系统学的发展,以及分子系统学在推测生物进化历史中的应用。文章还举例说明了形态相似但亲缘关系远的生物实例。

一点儿也不像却是“亲戚”,长得很像却是“外人”……生物间的亲缘关系到底是怎么划分的?地球上生活着千姿百态的生物。大约在公元前4~前3世纪,人们就开始尝试对各种生物进行分类,把外表、骨骼和生态等相似的生物归纳到同一类中。这就是分类学。古希腊哲学家亚里士多德(前384~前322)就曾对动物进行过分类。

18世纪,瑞典博物学家卡尔·林奈(Carl Linnaeus,1707~1778)整理了生物的分类,制定了沿用至今的分类体系。现在,生物分类从大到小的等级(分类阶元)依次为“界”“门”“纲”“目”“科”“属”“种”。系统学是试图把多种生物联系起来的另一个尝试,是推测生物如何从祖先进化到今天的学科,常用“系统树”这样的树形图来表示生物的进化历程。

分类学始于古希腊,系统学则始于英国博物学家查尔斯·达尔文(Charles Darwin,1809~1882)提出进化论的19世纪之后。

那么,系统学是怎样推测生物进化历史的呢?“骨骼等的结构以及形态(外表)是否相似”是推测亲缘关系的首要线索。因此,需要解剖生物或研究化石的骨骼。但是,使用解剖和分析化石等方法并不能很好地推测细菌等形态相似的生物之间的亲缘关系。20世纪后半叶发展至今的分子系统学则很好地解决了这一问题。分子系统学不是通过形态和结构,而是经由研究生物的蛋白质或DNA等分子的异同来推测生物间亲缘关系的。

无论是通过分析DNA来辨别是否近亲的分子系统学,还是以形态等的共同之处为基础来辨别是否近亲的传统系统学,这两种方法对于揭示生物的进化历程都非常重要。随着分子系统学的问世和发展,传统系统树中一些生物的亲缘关系也被改写。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。

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)。

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