Úvod
Morfologie, jedna z věd o živé přírodě, studuje vnější znaky organismu: jeho anatomii, tvar a vzhled. Jedním z prvních kroků při určování organismu je zkoumání těchto nápadných znaků; to pomáhá rozlišit jeden druh od druhého a určit nové druhy nebo poddruhy. Morfologii lze studovat i v mnohem menším měřítku, zkoumáním konkrétních orgánů, tkání nebo typů buněk.
Schopnost porovnat morfologii dvou organismů je důležitou základní dovedností vědců zabývajících se životem. Jednoduché, pečlivé pozorování a porovnávání vedlo například k většině objevů v oboru paleontologie i ke zjištění, že velryby jsou savci.
Historické pozadí a vědecké základy
Od starověku až po renesanci bránily lékařům v pitvání lidských těl zákony a kulturní tabu. Jejich anatomické znalosti pocházely z chirurgie, léčby vážných poranění a zranění a z pitev zvířat. V jistém smyslu byla většina raných výzkumů lidské anatomie cvičením ve srovnávací morfologii. Protože přímé zkoumání nebylo možné, vyplňovali lékaři mezery ve svých znalostech srovnáváním se zvířecími modely.
Jedním z nich byl římský lékař Galén z Pergamu (129-216 n. l.), který byl velmi uznávaný pro své spisy o medicíně a anatomii. Navzdory mnoha chybám, které vznikly kvůli jeho neschopnosti provádět pitvy lidí, byl Galén až do renesance nejlepším zdrojem anatomických informací. Podněcoval lékaře ke zvídavosti a k vlastnímu zkoumání. Navzdory tomuto nabádání však jeho dílo zůstalo více než 1000 let nezpochybněno.
Andreas van Wesel (1514-1564), známý spíše pod latinizovaným jménem Vesalius, byl jedním z prvních lékařů, kteří zpochybnili Galénovu autoritu. Narodil se na počátku 16. století ve významné nizozemské lékařské rodině, která dlouho sloužila císařům Svaté říše římské. Na počátku své kariéry začal Vesalius provádět pitvy lidí a jejich výsledky zpochybňoval Galénovu dominanci. Protože Galén nikdy nepitval lidskou mrtvolu, Vesalius publikoval opravy jeho spisů, v nichž ukázal mnoho chyb vzniklých slepým srovnáváním lidí a zvířat.
V KONTEXTU: ANIMAL STUDIES INFLUENCE EARLY MEDICAL THOUGHT
Středověké chápání nervové soustavy bylo v podstatě omezeno na pozorování anatomie zvířat, zmírněné filozofií převládající od antiky. Vliv řeckého lékaře Galéna z Pergamu (129-216 n. l.) na lékařskou teorii a praxi byl v Evropě dominantní po celý středověk a v renesanci. Galén se domníval, že nejlepší lékaři jsou zároveň filozofové a že filozofie podporuje medicínu. Podle galénské tradice byla nemoc důsledkem nerovnováhy tělesných tekutin neboli humorů. Při pitvě telete si Galén všiml sítě nervů a cév na bázi telecího mozku, o které se mylně domníval, že existuje i u lidí. Galén tuto oblast označil jako rete mirabile a tvrdil, že je to místo, kde se vitální životní duchy mění v lidské zvířecí duchy. Po příchodu křesťanství byly tyto duše sjednoceny do konceptu křesťanské duše a lékaři diskutovali o tom, kde má duše v lidském těle základnu, pravděpodobně buď v srdci, nebo v mozku.
Vliv na další obory
Jeden z prvních objevů v paleontologii umožnilo použití srovnávací morfologie. V roce 1666 italští rybáři ulovili velkého žraloka. Poslali ho Nielsu Steensenovi (1648-1686), známějšímu pod italským jménem Nicolaus Steno, což byl dánský anatom působící ve Florencii. Při zkoumání žraločích zubů si Steno všiml, že jsou velmi podobné takzvaným „jazykovým kamenům“, malým trojúhelníkovým kamínkům, které se již dlouho nacházejí v zemi. Steno si uvědomil, že tyto kameny jsou zkamenělé žraločí zuby a že v průběhu času byl živý materiál nahrazen kamenem.
Srovnávací morfologie hrála velkou roli také v rané klasifikaci rostlinných a živočišných druhů. Švédský přírodovědec Carl Linnaeus (1707-1778; známý také jako Carolus Linnaeus nebo Carl Linné) vytvořil první důsledný systém klasifikace organismů, konkrétně rostlin. Jeho systém byl založen na charakteristikách samčích a samičích pohlavních orgánů rostlin. Rozdělil je do skupin podle druhu a poté sestavil širší skupiny na základě společných znaků, přičemž se opíral zejména o srovnávací morfologii. Linnéova práce umožnila systematicky klasifikovat obrovské množství rostlin a živočichů, a to nikoli na základě umělých kategorií (jako jsou domácí zvířata), ale na základě společných znaků. Jeho práce vytvořila základ moderní taxonomie; jeho metoda srovnávací morfologie je dodnes východiskem pro klasifikaci.
Současné kulturní souvislosti
Srovnávání znaků jednoho organismu s jiným pomáhá vědcům poznávat oba organismy. Zatímco logika velí, že ti, kteří mají nejpodobnější morfologii, jsou si nejblíže příbuzní, přírodní výběr někdy dává nepříbuzným organismům podobné formy.
Struktury, které se vyvíjejí podobným způsobem, protože mají společný původ, se nazývají homologní. Přední končetiny většiny savců jsou velmi širokým typem homologické struktury. Ty, které nevznikly z podobného původu, jsou analogické struktury. Ty se vyvinou, když podobné prostředí působí na různé organismy podobným evolučním tlakem; příkladem je podobný tvar delfínů a ryb nebo křídel ptáků a netopýrů. Nápadným příkladem evoluční homologie (konvergentní adaptace) je podobnost očí živočichů z různých zoologických fylů, např. olihní a chobotnic, což jsou měkkýši, a očí obratlovců, včetně zvířat a člověka.
Srovnávací morfologie také poskytuje podporu evoluční teorii. Studiem živých organismů i zkamenělin jejich vyhynulých předků mohou zoologové a paleontologové vyvozovat závěry o jejich původu. Studiem fosilií mohou vědci zjistit, jak se sloni vyvinuli z malých zvířat bez chobotu nebo jak se velryby vyvinuly ze čtyřnohých suchozemských savců, kteří ztratili zadní nohy, když se přizpůsobili životu v moři.
Některé z nejsilnějších důkazů evoluce pocházejí ze srovnávacích studií – porovnávají strukturální podobnosti organismů, aby určily jejich evoluční příbuznost. Předpokládá se, že organismy s podobnými anatomickými znaky jsou si evolučně relativně blízce příbuzné, a předpokládá se, že mají společného předka. V důsledku studia evolučních vztahů jsou anatomické podobnosti a rozdíly důležitými faktory při určování a stanovování klasifikace organismů.
Některé organismy mají anatomické struktury, které jsou si velmi podobné v embryonálním vývoji a tvaru, ale velmi odlišné ve funkci. Tyto struktury se nazývají homologní. Protože jsou tyto struktury tak podobné, ukazují na evoluční příbuznost a společného předka druhů, které je mají. Jasným příkladem homologických struktur je přední končetina savců. Při bližším zkoumání jsou si přední končetiny lidí, velryb, psů a netopýrů svou strukturou velmi podobné. Každý z nich má stejný počet kostí uspořádaných téměř stejným způsobem. I když mají různé vnější znaky a fungují různým způsobem, embryologický vývoj a anatomická podobnost tvaru jsou nápadné. Porovnáním anatomie těchto organismů vědci zjistili, že mají společného evolučního předka a v evolučním smyslu jsou si poměrně blízce příbuzní.
Jiné organismy mají anatomické struktury, které fungují velmi podobným způsobem, ale morfologicky a vývojově jsou velmi odlišné. Tyto struktury se nazývají analogické. Protože jsou tyto struktury tak odlišné, i když mají stejnou funkci, nesvědčí to o evoluční příbuznosti ani o tom, že by tyto dva druhy měly společného předka. Například křídla ptáka a vážky plní stejnou funkci; pomáhají organismu létat. Při porovnání anatomie těchto křídel se však velmi liší. Ptačí křídlo má uvnitř kosti a je pokryto peřím, zatímco křídlo vážky obě tyto struktury postrádá. Jedná se o analogické struktury. Porovnáním anatomie těchto organismů tedy vědci zjistili, že ptáci a vážky nemají společného evolučního předka, respektive že v evolučním smyslu jsou si blízce příbuzní. Analogické struktury jsou důkazem, že se tyto organismy vyvíjely po oddělených liniích.
Vestigiální struktury jsou anatomické znaky, které jsou v organismu stále přítomné (i když často zmenšené), přestože již neplní žádnou funkci. Při porovnávání anatomie dvou organismů je přítomnost struktury u jednoho a příbuzné, i když vestigiální, struktury u druhého důkazem, že organismy mají společného evolučního předka a že jsou si v evolučním smyslu relativně blízce příbuzné. Velryby, které se vyvinuly ze suchozemských savců, mají v těle vestigiální kosti zadních nohou. Přestože tyto kosti v mořském prostředí již nepoužívají, svědčí o tom, že velryby sdílejí evoluční příbuznost se suchozemskými savci. Lidé mají ve svém těle více než 100 vestigiálních struktur.
Srovnávací morfologie je důležitým nástrojem, který pomáhá určit evoluční vztahy mezi organismy a to, zda mají společné předky. Je však také důležitým důkazem evoluce. Anatomické podobnosti mezi organismy podporují myšlenku, že se tyto organismy vyvinuly ze společného předka. Skutečnost, že všichni obratlovci mají v určité části svého vývoje čtyři končetiny a žaberní vaky, tak naznačuje, že v průběhu času došlo k evolučním změnám, jejichž výsledkem je dnes pozorovaná rozmanitost.
Viz také Biologie: Botanika; Biologie: Klasifikační systémy; Biologie: Srovnávací morfologie: Biologie: studium struktury a funkce; Biology: Comparative Companatory: Studies of Structure and Function; Biology: Biology: Concepts of Heredity and Change Before to the Rise of Evoluční teorie; Biologie: Evolutionary Theory; Biology: Paleontologie; Biologie:
bibliografie
Webové stránky
California State University, Stanislaus. Katedra biologie. „Úvod do evoluce: Srovnávací anatomie.“ http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (navštíveno 26. ledna 2008).
Kalifornská univerzita v Berkley. „Srovnávací anatomie: Andreas Vesalius.“ Understanding Evolution for Teachers. http://evolution.berkeley.edu/evosite/history/compar_anat.shtml (navštíveno 26. ledna 2008).
University of California Museum of Paleontology. „Carl Linnaeus.“ July 21, 2000 (21. července 2000). http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.html (navštíveno 26. ledna 2008).
Wilson, Bronwen. „Andreas Vesalius.“ Boundaries of the Body and Scientific Illustration in Early Modern Europe. http://www.bronwenwilson.ca/physiognomy/pages/biographies.html# vesalius (navštíveno 26. ledna 2008).
Kenneth T. LaPensee
.