比较生理学和生物化学作为进化证据

达尔文的时代几乎完全是形态学生物学。生理学和生物化学当时还没有被认定为独立的学科。生物学家现在认为，所有形态特征都源于蛋白质的瞬时基因表达。生物化学介于两者之间。途径控制着生理过程。因此，这些领域提供的支持进化的证据至关重要。

比较生理学

当研究生物体的化学基础时，存在清晰而完整的一致性。与生命唯一相关的成分在整个进化范围内都是相同的。同样，“生物物质”的基本组成部分，如氨基酸、维生素和脂肪酸，也是相同的。此外，生物体获取生物过程能量的基本机制也存在一致性。

所有这些都表明物种形成遵循了达尔文假定的方法。从单细胞到多细胞生物的生理功能研究，如呼吸、消化、排泄和繁殖，揭示了它们随着物种分化和进化的发生，变得越来越多样化，并且在许多情况下，复杂性也增加了。然而，这些过程的基本原理保持一致，这为进化理论提供了佐证。

生物化学是另一类化学物质，在高等动植物的生理学中起着至关重要的作用。胰蛋白酶是一种酶，它可以将蛋白质分解成更小的肽单位，这种现象存在于所有哺乳动物中。激素是另一类化学物质，在高等动植物的生理学中起着至关重要的作用。甲状腺激素存在于所有脊椎动物中，并且可以互相替换。

从单细胞到多细胞生物的多样化生理过程的研究表明，它们随着物种分化和进化的发生，变得越来越多样化，并且在许多情况下，复杂性也增加了。然而，这些过程的基本原理保持一致，这为进化理论提供了佐证。

比较生物化学已经揭示，许多合成和降解过程被大多数物种共享，无论它们是近亲还是远亲。为了获取能量，所有生物体主要依赖碳水化合物和脂类，在较小程度上依赖蛋白质。当追踪导致能量产生的过程时，糖酵解循环、三羧酸循环和电子传递链通常作为大多数物种中常见的途径被发现。

另一个提供进化证据的领域是比较血清学。这项研究基于这样一个理念：动物会对复杂的分子（如蛋白质）产生抗体，这些分子对动物的机体来说是外来的。抗原是一种导致抗体产生的物质。当少量任何动物的血清注射到另一种实验动物体内时，外源血清充当抗原，导致实验动物产生循环抗体。

如果我们制造出这种抗血清并加入几滴原始抗原血清，就会发生沉淀。免疫机制指的是这种抗体形成方法。换句话说，实验动物已经对所施用的血清类型进行了免疫。沉淀抗体是指与抗原反应产生沉淀的抗体，该测试被称为沉淀试验。考虑一只注射了人血清的兔子。兔子将对人血清免疫并产生抗体。

目前，由含有抗人血清抗体的兔血制成的抗血清被用作测试液，并被分成四个试管。在试管 1 中，抗血清与人血清混合，由于抗原-抗体反应，会产生柔软的白色沉淀。在试管 2 中，抗血清与黑猩猩血清混合，产生减少的沉淀，表明黑猩猩血清与人血清相似。

在试管 3 中，抗血清与狒狒血清混合，产生减少的沉淀，表明狒狒血清与人血清蛋白质的相似性不足。在试管 4 中，没有观察到沉淀，表明犬血清中的蛋白质与人血清中的蛋白质差异足够大，并且根本不与抗人血清抗体发生反应。为了确定不同物种的亲缘关系，识别常见蛋白质的氨基酸序列。

例如，呼吸色素细胞色素 C 是一条包含 104 个氨基酸的单多肽链，并且已经确定了 67 种以上动植物物种（从酵母到人类）的细胞色素 C 的氨基酸序列。细胞色素 C 的系统发育揭示，物种之间的序列变化仅发生在氨基酸之间，其替换不会影响其活性。

与远缘物种相比，近缘物种之间具有更少的共同氨基酸残基，这表明存在共同祖先。基于细胞色素 C 结构相似性和差异的生物进化分类与形态学系统发育分类相似。

核酸杂交是生物学研究中另一种用于追踪分子谱系的方案。此方案获取来自测试物种（例如，人类志愿者）的 DNA。加热会将双链分子分离成单链。然后将这些分离的链锁在凝胶块中，防止互补链在冷却后结合。

类似地，获得来自另一种物种 B 的放射性磷标记的 DNA，将其转化为单链 DNA，并通过包含来自物种 A 的链的凝胶块。物种 A 和 B 链的互补部分将结合形成双链。

在凝胶上形成双链后，可以分别回收未结合的部分和双链 DNA。然后可以对它们进行定量计算。从凝胶中回收的双链 DNA 的分数随着 DNA 样本采集物种之间关系的密切程度而增加。这将再次允许我们构建系统发育树。

比较生理学和生物化学提供的证据支持进化理论，因为生物体的化学基础以及生物体获取生物过程能量的基本机制存在一致性。比较生物化学和比较血清学提供了进化证据，其基础是动物会对复杂的分子产生抗体。

沉淀抗体是指与抗原反应产生沉淀的抗体。为了确定不同物种的亲缘关系，识别常见蛋白质的氨基酸序列。物种之间细胞色素 C 序列的变化仅发生在氨基酸之间，这表明存在共同祖先。核酸杂交用于追踪分子谱系。

Utkarsh Shukla

更新于: 2023年4月20日

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