Bevezetés
A morfológia, az élettudományok egyike, egy szervezet külső jellemzőit tanulmányozza: anatómiáját, alakját és megjelenését. Egy organizmus azonosításának egyik első lépése ezeknek a kiemelkedő tulajdonságoknak a vizsgálata; ez segít megkülönböztetni az egyes fajokat egymástól és azonosítani az új fajokat vagy alfajokat. A morfológia sokkal kisebb léptékben is tanulmányozható, bizonyos szerveket, szöveteket vagy sejttípusokat vizsgálva.
A két szervezet morfológiájának összehasonlítása fontos alapkészség az élettudósok számára. Az egyszerű, gondos megfigyelés és összehasonlítás vezetett például a legtöbb felfedezéshez a paleontológia területén, valamint annak felfedezéséhez, hogy a bálnák emlősök.
Történelmi háttér és tudományos alapok
Az ókortól a reneszánszig törvények és kulturális tabuk akadályozták meg az orvosokat abban, hogy emberi testeket boncoljanak. Anatómiai ismereteiket a sebészetből, súlyos sebek és sérülések kezeléséből, valamint állatok boncolásából szerezték. Bizonyos értelemben az emberi anatómia legtöbb korai vizsgálata az összehasonlító morfológia gyakorlata volt. Mivel a közvetlen vizsgálat nem volt lehetséges, az orvosok a tudásukban lévő hiányosságokat állati modellekkel való összehasonlítással töltötték ki.
Egyikük a római orvos, a pergamoni Galénosz (Kr. u. 129-216) volt, akit az orvostudományról és az anatómiáról szóló írásai miatt nagy tisztelet övezett. Az emberi boncolások elvégzésére való képtelensége miatt keletkezett számos hiba ellenére Galénosz a reneszánszig az anatómiai információk legjobb forrása volt. Arra ösztönözte az orvosokat, hogy legyenek kíváncsiak és vizsgálódjanak saját maguk. E buzdítás ellenére azonban munkássága több mint 1000 évig megkérdőjelezhetetlen maradt.
Andreas van Wesel (1514-1564), közismertebb latinosított nevén Vesalius, az első orvosok között volt, aki megkérdőjelezte Galénosz tekintélyét. A tizenhatodik század elején született egy prominens holland orvoscsaládban, amely hosszú ideig a szent római császárokat szolgálta. Pályája elején Vesalius emberi boncolásokat kezdett végezni, és az eredményekkel megkérdőjelezte Galénosz uralmát. Mivel Galénosz soha nem boncolt emberi holttestet, Vesalius javításokat tett közzé írásaihoz, amelyek számos hibát mutattak ki, amelyek az emberek és állatok vak összehasonlításából születtek.
KONTEXTUSBAN: AZ ÁLLATTANULMÁNYOK HATÁSA A KORAI MEDIKAI GONDOLKODÁSRA
Az idegrendszer középkori megértése alapvetően az állati anatómia megfigyeléseire korlátozódott, amelyeket az ókortól uralkodó filozófiák mérsékeltek. A pergamoni görög orvos, Galénosz (Kr. u. 129-216) hatása az orvosi elméletre és gyakorlatra az egész középkorban és a reneszánszban is meghatározó volt Európában. Galénosz úgy vélte, hogy a legjobb orvosok egyben filozófusok is, és hogy a filozófia elősegíti az orvoslást. A galenikus hagyomány szerint a betegség a testnedvek, a humorok egyensúlyhiányának következménye. Borjak boncolása közben Galénosz a borjú agyának tövében olyan ideg- és érhálózatot vett észre, amelyről tévesen azt feltételezte, hogy az emberben is létezik. Galénosz ezt a területet rete mirabile-nak nevezte el, és azt állította, hogy ez az a hely, ahol az életfontosságú életszellemek az ember állati szellemévé alakulnak át. A kereszténység megjelenése után ezeket a szellemeket a keresztény lélek fogalmában egyesítették, és az orvosok vitatták a lélek emberi testben lévő bázisát, feltehetően vagy a szívben vagy az agyban.
Egyéb tudományterületekre gyakorolt hatás
A paleontológia egyik első felfedezését az összehasonlító morfológia alkalmazása tette lehetővé. 1666-ban olasz halászok kifogtak egy nagy cápát. Elküldték Niels Steensen (1648-1686), ismertebb olasz nevén Nicolaus Steno dán anatómusnak, aki Firenzében dolgozott. A cápa fogait megvizsgálva Steno észrevette, hogy azok nagyon hasonlítanak az úgynevezett “nyelvkövekhez”, apró, háromszög alakú kövekhez, amelyeket már régóta találtak a földben. Steno rájött, hogy ezek a kövek megkövesedett cápafogak voltak, és hogy az élő anyagot idővel kő váltotta fel.
A növény- és állatfajok korai osztályozásában is nagy szerepet játszott az összehasonlító morfológia. Carl Linnaeus svéd természettudós (1707-1778; más néven Carolus Linnaeus vagy Carl Linné) dolgozta ki az első egységes rendszert az élőlények, különösen a növények osztályozására. Rendszere a növények hím- és női nemi szerveinek jellemzőin alapult. Típusok szerint csoportosította őket, majd a közös jellemzők alapján tágabb csoportokat állított össze, nagymértékben támaszkodva az összehasonlító morfológiára. Linné munkája lehetővé tette, hogy a növények és állatok nagy számát szisztematikusan, nem mesterséges kategóriák (mint például a háziállatok), hanem közös tulajdonságok alapján osztályozzák. Munkája képezte a modern rendszertan alapjait; összehasonlító morfológiai módszere ma is az osztályozás kiindulópontja.
Modern kulturális kapcsolatok
Az egyik szervezet és a másik tulajdonságainak összehasonlítása segít a tudósoknak abban, hogy mindkettőről tanuljanak. Bár a logika úgy rendelkezik, hogy a leghasonlóbb morfológiával rendelkezők a legközelebbi rokonok, a természetes szelekció néha a nem rokon szervezeteknek is hasonló formákat ad.
Azokat a szerkezeteket, amelyek hasonló módon fejlődnek, mert közös eredetűek, homológnak nevezzük. A legtöbb emlős elülső függelékei a homológ szerkezetek egy nagyon széles típusát alkotják. Azok, amelyek nem hasonló eredetűek, analóg szerkezetek. Ezek akkor alakulnak ki, amikor a hasonló környezet hasonló evolúciós nyomást gyakorol a különböző szervezetekre; ilyen például a delfinek és a halak hasonló alakja, vagy a madarak és a denevérek szárnyai. Az evolúciós homológia (konvergens alkalmazkodás) szembetűnő példája a különböző zoológiai törzsekbe tartozó állatok, például a puhatestűek közé tartozó tintahalak és polipok, valamint a gerincesek, köztük az állatok és az ember szemei közötti hasonlóság.
A hasonlító morfológia az evolúció elméletét is alátámasztja. Az élő szervezetek és kihalt őseik fosszíliáinak tanulmányozásával a zoológusok és paleontológusok egyaránt következtetéseket tudnak levonni a szervezetek eredetére vonatkozóan. A fosszíliák tanulmányozásával a tudósok láthatják, hogyan fejlődtek ki az elefántok kis, ormány nélküli állatokból, vagy hogyan fejlődtek ki a bálnák négylábú szárazföldi emlősökből, és hogyan veszítették el hátsó lábaikat, amikor alkalmazkodtak a tengeri élethez.
Az evolúció néhány legerősebb bizonyítéka az összehasonlító vizsgálatokból származik, amelyek az élőlények szerkezeti hasonlóságait hasonlítják össze, hogy meghatározzák evolúciós kapcsolataikat. A hasonló anatómiai jellemzőkkel rendelkező szervezetekről feltételezzük, hogy evolúciós szempontból viszonylag közeli rokonságban állnak egymással, és feltételezzük, hogy közös ősük volt. Az evolúciós kapcsolatok tanulmányozásának eredményeként az anatómiai hasonlóságok és különbségek fontos tényezők az élőlények osztályozásának meghatározásában és megállapításában.
Egyes élőlények anatómiai struktúrái embriológiai fejlődésükben és formájukban nagyon hasonlóak, de funkciójukban nagyon különbözőek. Ezeket homológ struktúráknak nevezzük. Mivel ezek a struktúrák nagyon hasonlóak, evolúciós kapcsolatra és az őket birtokló fajok közös ősére utalnak. A homológ struktúrák egyértelmű példája az emlősök mellső végtagja. Ha közelebbről megvizsgáljuk, az emberek, bálnák, kutyák és denevérek mellső végtagjai mind nagyon hasonló felépítésűek. Mindegyikük ugyanannyi csonttal rendelkezik, amelyek majdnem ugyanúgy vannak elrendezve. Bár külső jegyeik eltérőek, és más-más módon működnek, az embriológiai fejlődés és az anatómiai hasonlóságok formájukban szembetűnőek. Ezen élőlények anatómiájának összehasonlításával a tudósok megállapították, hogy közös evolúciós ősük van, és evolúciós értelemben viszonylag közeli rokonok.
Más élőlények anatómiai felépítése nagyon hasonló módon működik, de morfológiai és fejlődési szempontból nagyon eltérő. Ezeket analóg struktúráknak nevezzük. Mivel ezek a struktúrák ennyire különbözőek, még ha funkciójuk azonos is, nem utalnak evolúciós rokonságra, sem arra, hogy a két fajnak közös őse lenne. Például a madár és a szitakötő szárnyai ugyanazt a funkciót látják el: segítik a szervezetet a repülésben. Ha azonban összehasonlítjuk e szárnyak anatómiáját, akkor nagyon különbözőek. A madárszárnynak csontok vannak a belsejében, és tollak borítják, míg a szitakötő szárnyából mindkét szerkezet hiányzik. Ezek analóg szerkezetek. Így a tudósok ezen élőlények anatómiájának összehasonlításával megállapították, hogy a madaraknak és a szitakötőknek nincs közös evolúciós ősük, illetve hogy evolúciós értelemben nem állnak szoros rokonságban. Az analóg szerkezetek azt bizonyítják, hogy ezek az élőlények külön vonalak mentén fejlődtek.
A velős szerkezetek olyan anatómiai jellemzők, amelyek még mindig jelen vannak egy szervezetben (bár gyakran csökkentett méretben), annak ellenére, hogy már nem szolgálnak funkciót. Két szervezet anatómiájának összehasonlításakor egy struktúra jelenléte az egyikben és egy rokon, bár csökevényes struktúra jelenléte a másikban bizonyíték arra, hogy a szervezeteknek közös evolúciós ősük van, és hogy evolúciós értelemben viszonylag szoros rokonságban állnak egymással. A szárazföldi emlősökből kifejlődött bálnák testében csökevényes hátsó lábcsontok találhatók. Bár tengeri élőhelyükön már nem használják ezeket a csontokat, mégis arra utalnak, hogy a bálnák evolúciós kapcsolatban állnak a szárazföldi emlősökkel. Az emberek testében több mint 100 csökevényes struktúra található.
Az összehasonlító morfológia fontos eszköz, amely segít meghatározni az élőlények közötti evolúciós kapcsolatokat és azt, hogy vannak-e közös őseik. Ugyanakkor az evolúció fontos bizonyítéka is. A szervezetek közötti anatómiai hasonlóságok alátámasztják azt az elképzelést, hogy ezek a szervezetek egy közös ősből fejlődtek ki. Így az a tény, hogy minden gerinces állatnak négy végtagja és kopoltyúzacskója van fejlődésének egy bizonyos szakaszában, arra utal, hogy az evolúciós változások az idők során végbementek, és a ma megfigyelhető sokféleséget eredményezték.
Szintén Biológia: Botanika; Biológia: Osztályozási rendszerek; Biológia: Összehasonlító morfológia: Biológia: Szerkezeti és funkcionális vizsgálatok; Biológia: Biológia: Öröklődés és változás fogalmai az evolúciós elmélet kialakulása előtt; Biológia: Evolúciós elmélet; Biológia: Paleontológia; Biológia: Zoológia.
bibliográfia
Weboldalak
California State University, Stanislaus. Biológiai Tanszék. “Bevezetés az evolúcióba: Összehasonlító anatómia.” http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (hozzáférés: 2008. január 26.).
University of California, Berkley. “Összehasonlító anatómia: Andreas Vesalius.” Understanding Evolution for Teachers. http://evolution.berkeley.edu/evosite/history/compar_anat.shtml (hozzáférés: 2008. január 26.)
University of California Museum of Paleontology. “Carl Linnaeus.” 2000. július 21. http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.html (hozzáférés: 2008. január 26.).
Wilson, Bronwen. “Andreas Vesalius.” Boundaries of the Body and Scientific Illustration in Early Modern Europe.http://www.bronwenwilson.ca/physiognomy/pages/biographies.html# vesalius (hozzáférés: 2008. január 26.).
Kenneth T. LaPensee