同源结构和同功结构的区别

同源结构和同功结构是生物学中描述不同物种结构之间关系的两个概念。这些术语用于描述不同物种的结构如何相互关联以及它们如何随着时间的推移而进化。

什么是同源结构？

同源结构是指密切相关的动物之间可识别的形态学相似性。换句话说，密切相关的物种拥有同源特征并不罕见，其特征是结构相似，但在每种情况下可能具有相同或不同的功能。

相关程度 - 在根据生物的进化关系对其进行分类时，具有共同祖先的生物倾向于聚集在一起，形成所谓的单系群。比较具有同源结构的生物时，您可能会发现它们的胚胎发育过程存在惊人的相似之处。例如，在不同脊椎动物物种的胚胎发育阶段存在可比的相似之处。
动物界的例子 - 在各种动物物种中都可以看到类似的结构。脊椎动物的四肢是一个极好的例子，说明了如何可以改变和修改一个共同的基本设计以服务于各种目的。尽管只有蝙蝠和鸟类有翅膀，但人类、蝙蝠和鸟类的胳膊都包含相同的三个骨头——肱骨、桡骨和尺骨。因此，某些脊椎动物的骨骼适应飞行，而其他脊椎动物的骨骼则用于运动。
植物界的例子 - 自然界中发现的同源结构的几个例子是植物的叶子。几种植物的叶子是从相同的祖先设计进化而来的，但不同的适应性使一些植物能够储存水分（如仙人掌），而另一些植物则能够捕获昆虫（例如捕蝇草和猪笼草）。

虽然在各种生物体中执行相似功能的结构的外观可能暗示它们具有共同的结构，但这通常并非如此。

相关程度 - 相关程度决定了如果包含具有相似特征但关系不密切且没有共同祖先的生物，则系统发育树将不是单系的。相反，其他生物体中的类似结构通过独立进化来执行相同或相似的功能。虽然结构并不完全相同，但它们在不同的生物体中发挥着相似的作用，例如飞行。

趋同进化可以提供结构相似性；例如，鱿鱼和鱼类都具有流线型的身体，便于游泳。当来自世界不同地区的生物对环境条件表现出相同的形态适应性时，这就是趋同进化的一个例子。

动物界的例子 - 鸟类的翅膀和昆虫的翅膀只是在动物界看到的类似结构的两个例子。鸟类的翅膀是由源自早期脊索动物祖先的中空骨骼构成的。昆虫的翅膀是独立于早期昆虫的鳃结构发展而来的，这些昆虫大部分时间都生活在水中。植物界的例子

在植物界，来自非洲的大戟属植物具有与来自新世界的仙人掌类似的多肉叶子，以便它们可以储存水分。尽管如此，这些植物的改良储水叶是趋同进化的一个例子，因为它们是独立于两种不同的祖先植物进化而来的。因此，大戟属植物和仙人掌的叶子发挥着相同的作用，但却是分别进化而来的。

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下表重点介绍了同源结构和同功结构之间的主要区别 -

特征	同源结构	同功结构
定义	同源结构是在具有共同祖先的活生物体中进化的结构。	同功结构是在不同活生物体中独立进化但具有相似或相同功能的结构。
生物体之间的相关程度	具有同源结构的生物体总是密切相关的，并且共享一个共同的祖先形式。	具有同功结构的生物体没有密切的关系，并且并非起源于同一个祖先。
发育模式	具有同源特征的生物体中的发育模式往往非常相似，这在检查这些生物体的胚胎时通常很明显。	具有同功特征的生物体中的发育模式往往非常不同。具有同功特征的生物体中的发育模式往往非常不同。
功能	同源结构可以执行相同或不同的功能。	同功结构始终具有相同或非常相似的功能。
动物例子	脊椎动物的四肢是同源结构的例子，事实上，存在相同的骨骼，但从一种动物到另一种动物都有所改变。	昆虫和鸟类的翅膀是同功结构的例子，它们具有完全不同的进化路径和起源。
植物例子	同源结构的例子是猪笼草、捕蝇草和仙人掌的变态叶子。	同功结构的例子包括非洲大戟属植物和仙人掌的叶子。

同源结构和同功结构是生物学中描述不同物种结构之间关系的两个概念。同源结构具有共同的祖先，并且是从一个共同的祖先进化而来的，而同功结构在不同的物种中执行相同的功能，但具有不同的祖先。

了解这两个概念之间的区别对于理解物种之间的进化关系及其进化历史非常重要。

Vineet Nanda

更新于：2023 年 4 月 18 日

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