第一章 緒論

第一節 脊椎動物比較解剖學的任務與方法

脊椎動物比較解剖學（簡稱比較解剖學）（comparative vertebrate anatomy）是動物學的一門分支學科，它是以解剖學為基礎進而比較脊椎動物的形態結構和生理功能，找出它們在系統發生上的關系，從而闡明進化的途徑與規律。比較解剖學的任務不是研究一種動物的器官結構，而是以一系列動物為對象，用比較和實驗分析的方法，結合動物的個體發生和系統發生來研究動物形態和功能的進化，認識生物的多樣性以及起源和進化的歷史和動因。比較解剖學的研究也為分類學、生理學、醫學以及仿生學等應用生物學提供了重要的基礎資料。把解剖學、生理學、發育生物學、古生物學、生態學、進化生物學等學科結合起來對動物體的綜合研究是當代動物學發展的趨勢。

親緣關系的確定是比較解剖學中一個復雜的問題，首先要確定同源與同功的問題。同源（homology）是內在的或者說是實質上的相似，表明在進化上的共同起源。同源器官（homologous organ）有時在表面上并不相似，功能上也并不盡同，但是在基本結構上、各部分的相互關系上、胚胎發生的來源上卻彼此相同或相似。例如，鳥翅、海豹的前鰭足和貓的前肢就屬于同源器官，它們表面看上去彼此并不相似，但是仔細觀察，可發現它們有相似的骨塊與肌肉，對于身體有相同的位置關系，在胚胎發育時以相同的過程從相似的原基發育出來。由于它們在進化途徑上向不同環境發展（鳥向空中、海豹向海水中、貓留陸地上），為了適應這些不同環境，它們的功能趨異。同功（analogy）則是一般的功能相似，或者說只是表面形式的相似，不是在基本結構上，更不是在胚胎發育上的相似，而是由于執行相同的功能形成的次生共同性。例如魚的鰓和陸生動物的肺是同功器官（analogous organ），兩者同樣執行呼吸的功能，但它們的基本結構不同，胚胎發生的來源也不相同。

在比較解剖學上，特別著重于同源器官的探討。在現存的成體動物中要徹底解決同源問題是困難的，因為在悠久的進化過程中，由于適應不同的環境，動物的結構往往經歷了很大的改變，以致失去本來面目而難以辨認，結果不能一目了然地找出動物的親緣關系，于是不得不求旁證來補充缺失的環節。歷史的證據（系統發生——古生物學）和胚胎發生的證據（個體發生——胚胎學）是解決同源問題的有力幫助。在動物進化的歷史中，許多動物種類由于各種原因不能繼續生存而絕滅，它們的遺骸有時保存在地層之中成為化石。這些化石常常成為同源器官直接而可靠的證據。一系列馬化石的發現證明馬的四肢與哺乳類以及四足動物四肢的同源；始祖鳥的發現證明鳥類與爬行類的密切關系；北京猿人的發現補充了從猿到人進化過程中的缺環。

在胚胎發育的早期階段，不同的脊椎動物往往顯露較大程度的相似，因此器官的演變、改造及更替的過程可以清楚地看到。咽囊及鰓在陸生脊椎動物胚胎中的發生、改造或退化；肺的發生；主動脈弓的出現和它們的變化都是強有力的事實，證明了陸生脊椎動物是由水棲脊椎動物的祖先進化而來。