第一章 绪论

第一节 脊椎动物比较解剖学的任务与方法

脊椎动物比较解剖学（简称比较解剖学）（comparative vertebrate anatomy）是动物学的一门分支学科，它是以解剖学为基础进而比较脊椎动物的形态结构和生理功能，找出它们在系统发生上的关系，从而阐明进化的途径与规律。比较解剖学的任务不是研究一种动物的器官结构，而是以一系列动物为对象，用比较和实验分析的方法，结合动物的个体发生和系统发生来研究动物形态和功能的进化，认识生物的多样性以及起源和进化的历史和动因。比较解剖学的研究也为分类学、生理学、医学以及仿生学等应用生物学提供了重要的基础资料。把解剖学、生理学、发育生物学、古生物学、生态学、进化生物学等学科结合起来对动物体的综合研究是当代动物学发展的趋势。

亲缘关系的确定是比较解剖学中一个复杂的问题，首先要确定同源与同功的问题。同源（homology）是内在的或者说是实质上的相似，表明在进化上的共同起源。同源器官（homologous organ）有时在表面上并不相似，功能上也并不尽同，但是在基本结构上、各部分的相互关系上、胚胎发生的来源上却彼此相同或相似。例如，鸟翅、海豹的前鳍足和猫的前肢就属于同源器官，它们表面看上去彼此并不相似，但是仔细观察，可发现它们有相似的骨块与肌肉，对于身体有相同的位置关系，在胚胎发育时以相同的过程从相似的原基发育出来。由于它们在进化途径上向不同环境发展（鸟向空中、海豹向海水中、猫留陆地上），为了适应这些不同环境，它们的功能趋异。同功（analogy）则是一般的功能相似，或者说只是表面形式的相似，不是在基本结构上，更不是在胚胎发育上的相似，而是由于执行相同的功能形成的次生共同性。例如鱼的鳃和陆生动物的肺是同功器官（analogous organ），两者同样执行呼吸的功能，但它们的基本结构不同，胚胎发生的来源也不相同。

在比较解剖学上，特别着重于同源器官的探讨。在现存的成体动物中要彻底解决同源问题是困难的，因为在悠久的进化过程中，由于适应不同的环境，动物的结构往往经历了很大的改变，以致失去本来面目而难以辨认，结果不能一目了然地找出动物的亲缘关系，于是不得不求旁证来补充缺失的环节。历史的证据（系统发生——古生物学）和胚胎发生的证据（个体发生——胚胎学）是解决同源问题的有力帮助。在动物进化的历史中，许多动物种类由于各种原因不能继续生存而绝灭，它们的遗骸有时保存在地层之中成为化石。这些化石常常成为同源器官直接而可靠的证据。一系列马化石的发现证明马的四肢与哺乳类以及四足动物四肢的同源；始祖鸟的发现证明鸟类与爬行类的密切关系；北京猿人的发现补充了从猿到人进化过程中的缺环。

在胚胎发育的早期阶段，不同的脊椎动物往往显露较大程度的相似，因此器官的演变、改造及更替的过程可以清楚地看到。咽囊及鳃在陆生脊椎动物胚胎中的发生、改造或退化；肺的发生；主动脉弓的出现和它们的变化都是强有力的事实，证明了陆生脊椎动物是由水栖脊椎动物的祖先进化而来。