Морфология (сравнительная анатомия)

При сравнительном изучении анатомии (морфологии) групп животных или растений становится ясно, что по ряду особенностей они в основе своей сходны. Например, у всех цветков имеются чашелистики, лепестки, тычинки, рыльце, столбик и завязь. Однако, каждый отдельный вид отличается от других по размерам, окраске, числу этих частей и деталям их строения.

Органы, построенные по одному плану, занимающие сходное положение в организме животного, похожие по гистологическому строению и развивающиеся из одних и тех же зачатков, называются гомологичными (термин введен в 1843 г. Оуэном).

Специфические функции, выполняемые гомологичными структурами, могут различаться у разных организмов. Их различия отражают особые способы адаптации каждого организма к его среде и образу жизни.

Сопоставление структуры того или иного органа у различных животных позволяет выявить степень их родства. К примеру, передние конечности всех позвоночных состоят из одних и тех же костей, к тому же образующих аналогичные структуры, значит, у них был общий предок.

Некоторые структуры у многих видов не несут никакой функции, и их называют рудиментарными органами.

Адаптивная радиация

Адаптивной радиацией называют развитие какой-либо гомологической структуры у разных представителей данной группы в различных направлениях, в соответствии с выполняемыми ею различными функциями.

У всех организмов, принадлежащих к определенному классу, имеется ряд диагностических признаков, при этом различия между разными видами в пределах этого класса дают им возможность вести различный образ жизни, приспособленный к определенным местообитаниям.

Относительно высокая степень адаптивной радиации, наблюдаемая у насекомых, отражает высокую приспособленность и полезность основных особенностей этой группы. Наличие у предкового организма какой-либо структуры или физической функции, которая имеется в сильно модифицированной форме у более высокоразвитых, по-видимому, родственных организмов, можно истолковать как указание на происхождение последних путем видоизменения первого. Это и составляет основу эволюционной теории.

Сходные структуры, физиологические процессы или особенности образа жизни, наблюдаемые у организмов, явно не связанных близким филогенетическим родством, но обладающих адаптациями для выполнения одних и тех же функций, называют аналогичными. Например, глаза позвоночных и головоногих моллюсков, крылья насекомых и летучей мыши.

Сравнительная эмбриологии

Фон Бэр (1792 – 1867 гг.), изучая эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных, обнаружил удивительное структурное сходство во всех этих группах, особенно на стадиях дробления, дифференцировки зарождающегося организма.

Геккель (1834 – 1919 гг.) высказал мысль, что это сходство имеет эволюционное значение. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому "онтогенез повторяет филогенез", т. е. стадии, через которые проходит организм в процессе своего развития, повторяют эволюционную историю той группы, к которой он относится. Изучение одних только ранних зародышей любых позвоночных показывает, что определить группу, к которой они принадлежат, невозможно. Только на относительно поздних стадиях развития эмбрион начинает приобретать некоторое сходство с соответствующей взрослой формой. Изначальное сходство между эмбрионами объясняется тем, что все они, а следовательно, и классы, к которым они относятся, имели общего предка.

Сравнительная биохимия

По мере разработки более точных методов биохимического анализа эта область исследований стала источником новых данных в пользу эволюционной теории. Наличие одинаковых веществ у всех организмов указывает на возможную биохимическую гомологию, подобную морфологической гомологии на уровне органов и тканей. Большая часть сравнительно-биохимических исследований касалась первичной структуры широко распространенных белков, таких как цитохром и гемоглобин, а позднее – нуклеиновых кислот, в особенности РНК. Незначительные изменения в генетическом коде ДНК, связанные с генными мутациями, приводят к тонким изменениям в общей структуре соответствующих белков или РНК.

Например, при изучении глобинов – гемоглобина и миоглобина, участвующих в переносе и накоплении кислорода, была получена степень сходства между молекулами гемоглобина у четырех видов приматов: человека, шимпанзе, гориллы и гиббона. Иммунологические исследования тоже свидетельствуют об эволюционном родстве между организмами.