Indledning
Morfologi, en af de biologiske videnskaber, studerer en organismes ydre kendetegn: dens anatomi, form og udseende. Et af de første skridt i identifikationen af en organisme er at undersøge disse fremtrædende træk; dette er med til at skelne en art fra en anden og identificere nye arter eller underarter. Morfologi kan også studeres på en meget mindre skala, hvor man undersøger specifikke organer, væv eller celletyper.
Evnen til at sammenligne morfologien af to organismer er en vigtig grundlæggende færdighed for biovidenskabsfolk. Enkel, omhyggelig observation og sammenligning har f.eks. ført til de fleste opdagelser inden for palæontologi samt til opdagelsen af, at hvaler er pattedyr.
Historisk baggrund og videnskabeligt grundlag
Fra antikken og frem til renæssancen forhindrede love og kulturelle tabuer læger i at dissekere menneskekroppe. Deres anatomiske viden kom fra kirurgi, behandling af alvorlige sår og skader og fra dissektioner af dyr. I en vis forstand var de fleste tidlige undersøgelser af menneskets anatomi øvelser i komparativ morfologi. Da direkte undersøgelser ikke var mulige, fyldte lægerne hullerne i deres viden med sammenligning med dyremodeller.
En af disse var den romerske læge Galen af Pergamum (129-216 e.Kr.), som var meget respekteret for sine skrifter om medicin og anatomi. På trods af mange fejl, som skyldtes hans manglende evne til at foretage dissektioner af mennesker, var Galen den bedste kilde til anatomisk information indtil renæssancen. Han opfordrede læger til at være nysgerrige og til selv at undersøge sagen. På trods af denne opfordring forblev hans arbejde imidlertid uanfægtet i mere end 1.000 år.
Andreas van Wesel (1514-1564), mere almindeligt kendt under sit latiniserede navn Vesalius, var blandt de første læger, der satte spørgsmålstegn ved Galens autoritet. Han blev født i begyndelsen af det 16. århundrede i en fremtrædende hollandsk lægefamilie, der længe havde tjent de hellige romerske kejsere. Tidligt i sin karriere begyndte Vesalius at udføre dissektioner af mennesker og udfordrede Galens dominans med resultaterne. Da Galen aldrig havde dissekeret et menneskeligt lig, offentliggjorde Vesalius rettelser til hans skrifter, som viste mange fejl, der skyldtes blinde sammenligninger mellem mennesker og dyr.
I KONTEKST: DYRESTUDIER HAR INFLUKSERET DEN ÆLDRE MEDICINSKE TANKEGANG
Mediealderens forståelse af nervesystemet var grundlæggende begrænset til observationer af dyreanatomi, tempereret af filosofier, der havde været fremherskende siden antikken. Den græske læge Galen af Pergamon (129-216 e.Kr.) havde stor indflydelse på den medicinske teori og praksis i Europa gennem hele middelalderen og ind i renæssancen. Galen mente, at de bedste læger også var filosoffer, og at filosofien fremmede lægevidenskaben. Ifølge den galenske tradition var sygdom et resultat af en ubalance mellem kroppens væsker eller humørstoffer. Da Galen dissekerede kalve, bemærkede han et netværk af nerver og kar i bunden af kalvehjernen, som han fejlagtigt antog, at det også fandtes hos mennesker. Galen kaldte dette område for rete mirabile og erklærede, at det var her, at vitale livsånder blev omdannet til menneskets dyreånder. Efter kristendommens indførelse blev disse ånder forenet i begrebet en kristen sjæl, og lægerne diskuterede sjælens base i menneskekroppen, formentlig i enten hjertet eller hjernen.
Influence on Other Fields of Study
En af de første opdagelser inden for palæontologien blev muliggjort ved hjælp af komparativ morfologi. I 1666 fangede italienske fiskere en stor haj. Den blev sendt til Niels Steensen (1648-1686), bedre kendt under sit italienske navn, Nicolaus Steno, som var en dansk anatom, der arbejdede i Firenze. Da Steno undersøgte hajens tænder, bemærkede han, at de lignede meget de såkaldte “tungesten”, små trekantede sten, som længe havde været fundet i jorden. Steno indså, at disse sten var fossiliserede hajtænder, og at det levende materiale i tidens løb var blevet erstattet af sten.
Sammenlignende morfologi spillede også en stor rolle i den tidlige klassifikation af plante- og dyrearter. Den svenske naturforsker Carl Linnaeus (1707-1778; også kendt som Carolus Linnaeus eller Carl Linné) udviklede det første konsekvente system til klassificering af organismer, især planter. Hans system var baseret på egenskaberne ved planternes mandlige og kvindelige kønsorganer. Han grupperede dem efter type og sammensatte derefter bredere grupper på grundlag af fælles karakteristika, idet han i høj grad støttede sig på komparativ morfologi. Linnés arbejde gjorde det muligt at klassificere et stort antal planter og dyr systematisk, ikke på grundlag af kunstige kategorier (som f.eks. husdyr), men på grundlag af fælles karaktertræk. Hans arbejde dannede grundlaget for den moderne taxonomi; hans metode med komparativ morfologi er stadig udgangspunktet for klassifikation.
Moderne kulturelle forbindelser
Sammenligning af en organismes kendetegn med en anden hjælper forskerne til at lære om begge organismer. Mens logikken foreskriver, at de med den mest ensartede morfologi er nærmest beslægtede, giver naturlig udvælgelse nogle gange ikke-relaterede organismer ens former.
Strukturer, der udvikler sig på samme måde, fordi de har en fælles oprindelse, kaldes homologe. De forreste vedhæng hos de fleste pattedyr er en meget bred type homologe strukturer. De, der ikke opstår fra en lignende oprindelse, er analoge strukturer. De udvikles, når et lignende miljø udøver et lignende evolutionært pres på forskellige organismer; eksempler herpå er delfiners og fisks lignende form eller fugles og flagermus’ vinger. Et slående eksempel på evolutionær homologi (konvergent tilpasning) er ligheden mellem øjnene hos dyr i forskellige zoologiske fylaer, f.eks. blæksprutter og blæksprutter, som er bløddyr, og øjnene hos hvirveldyr, herunder dyr og mennesker.
Sammenlignende morfologi giver også støtte til evolutionsteorien. Ved at studere både levende organismer og fossiler af deres uddøde forfædre kan zoologer og palæontologer drage konklusioner om deres oprindelse. Ved at studere fossiler kan forskerne se, hvordan elefanter udviklede sig fra små dyr uden baglår, eller hvordan hvaler udviklede sig fra firbenede landpattedyr, der mistede deres bagben, da de tilpassede sig livet i havet.
Nogle af de stærkeste beviser for evolution kommer fra komparative undersøgelser – sammenligning af strukturelle ligheder mellem organismer for at bestemme deres evolutionære relationer. Organismer med ens anatomiske træk antages at være relativt nært beslægtede evolutionært set, og de antages at dele en fælles forfader. Som følge af studiet af evolutionære relationer er anatomiske ligheder og forskelle vigtige faktorer ved bestemmelse og fastlæggelse af organismers klassifikation.
Nogle organismer har anatomiske strukturer, der ligner hinanden meget i embryologisk udvikling og form, men som er meget forskellige i funktion. Disse kaldes homologe strukturer. Da disse strukturer er så ens, indikerer de en evolutionær relation og en fælles forfader for de arter, der besidder dem. Et tydeligt eksempel på homologe strukturer er pattedyrenes forben. Når man ser nærmere på forbenene hos mennesker, hvaler, hunde og flagermus, er de alle meget ens i deres struktur. De har alle det samme antal knogler, der er anbragt på næsten samme måde. Selv om de har forskellige ydre træk og fungerer på forskellige måder, er den embryologiske udvikling og de anatomiske ligheder i form påfaldende. Ved at sammenligne disse organismers anatomi har forskerne fastslået, at de har en fælles evolutionær forfader, og i evolutionær forstand er de relativt nært beslægtede.
Andre organismer har anatomiske strukturer, der fungerer på meget lignende måder, men som er meget forskellige morfologisk og udviklingsmæssigt. Disse kaldes analoge strukturer. Da disse strukturer er så forskellige, selv om de har samme funktion, tyder de ikke på, at der er et evolutionært slægtskab, og heller ikke på, at de to arter har en fælles forfader. F.eks. har vingerne hos en fugl og en guldsmed begge den samme funktion; de hjælper organismen med at flyve. Men når man sammenligner disse vingers anatomi, er de meget forskellige. Fuglens vinge har knogler indeni og er dækket af fjer, mens libellens vinge mangler begge disse strukturer. De er analoge strukturer. Ved at sammenligne disse organismers anatomi har forskerne således fastslået, at fugle og guldsmede ikke har en fælles evolutionær forfader, eller at de i evolutionær forstand er nært beslægtede. Analoge strukturer er beviser for, at disse organismer har udviklet sig ad forskellige veje.
Vestigiale strukturer er anatomiske træk, der stadig er til stede i en organisme (om end ofte reduceret i størrelse), selv om de ikke længere tjener en funktion. Når man sammenligner to organismers anatomi, er tilstedeværelsen af en struktur hos den ene og en beslægtet, om end rudimentær, struktur hos den anden et bevis på, at organismerne har en fælles evolutionær forfader, og at de i evolutionær forstand er relativt nært beslægtede. Hvaler, som har udviklet sig fra landpattedyr, har rudimentære bagben i deres kroppe. Selv om de ikke længere bruger disse knogler i deres marine levested, viser de, at hvaler har et evolutionært slægtskab med landpattedyr. Mennesker har mere end 100 rudimentære strukturer i deres kroppe.
Sammenlignende morfologi er et vigtigt redskab, der hjælper med at bestemme evolutionære relationer mellem organismer, og om de har fælles forfædre eller ej. Den er dog også et vigtigt bevis for evolutionen. Anatomiske ligheder mellem organismer understøtter tanken om, at disse organismer har udviklet sig fra en fælles forfader. Således tyder det forhold, at alle hvirveldyr har fire lemmer og gællelommer på et tidspunkt i deres udvikling, på, at der er sket evolutionære ændringer over tid, som har resulteret i den mangfoldighed, der observeres i dag.
Se også Biologi: Botanik; Biologi: Klassifikationssystemer; Biologi: Biologi: Komparativ morfologi: Studier af struktur og funktion; Biologi: Komparativ komparativ morfologi; Biologi: Koncepter om arvelighed og forandring før evolutionsteoriens opståen; Biologi: Evolutionsteori; Biologi: Palæontologi; Biologi: Evolutionsteori; Biologi: Zoologi.
bibliografi
Websteder
California State University, Stanislaus. Biology Department. “Introduktion til evolution: Comparative Anatomy.” http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (besøgt den 26. januar 2008).
University of California, Berkley. “Comparative Anatomy: Andreas Vesalius.” Understanding Evolution for Teachers.http://evolution.berkeley.edu/evosite/history/compar_anat.shtml (besøgt den 26. januar 2008).
University of California Museum of Paleontology. “Carl Linnaeus.” 21. juli 2000. http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.html (besøgt den 26. januar 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 (besøgt 26. januar 2008).
Kenneth T. LaPensee