Introducere
Morfologia, una dintre științele vieții, studiază caracteristicile exterioare ale unui organism: anatomia, forma și aspectul său. Unul dintre primii pași în identificarea unui organism este examinarea acestor trăsături proeminente; acest lucru ajută la distingerea unei specii de alta și la identificarea de noi specii sau subspecii. Morfologia poate fi, de asemenea, studiată la o scară mult mai mică, investigând organe, țesuturi sau tipuri de celule specifice.
Capacitatea de a compara morfologia a două organisme este o abilitate de bază importantă pentru oamenii de știință din domeniul vieții. Observarea și compararea simplă și atentă au condus, de exemplu, la majoritatea descoperirilor din domeniul paleontologiei, precum și la descoperirea faptului că balenele sunt mamifere.
Context istoric și fundamente științifice
Din antichitate până în Renaștere, legile și tabuurile culturale i-au împiedicat pe medici să disece corpurile umane. Cunoștințele lor anatomice proveneau din chirurgie, din tratarea rănilor și leziunilor grave și din disecțiile de animale. Într-un anumit sens, majoritatea cercetărilor timpurii ale anatomiei umane au fost exerciții de morfologie comparativă. Deoarece investigarea directă nu era posibilă, medicii umpleau lacunele din cunoștințele lor prin comparație cu modele animale.
Unul dintre aceștia a fost medicul roman Galen din Pergam (129-216 d.Hr.), care a fost foarte respectat pentru scrierile sale despre medicină și anatomie. În ciuda numeroaselor erori create de incapacitatea sa de a efectua disecții umane, Galen a fost cea mai bună sursă de informații anatomice până la Renaștere. El a încurajat medicii să fie curioși și să cerceteze singuri. Cu toate acestea, în ciuda acestui îndemn, lucrarea sa a rămas necontestată timp de peste 1.000 de ani.
Andreas van Wesel (1514-1564), cunoscut mai frecvent sub numele latinizat Vesalius, a fost printre primii medici care au pus la îndoială autoritatea lui Galen. El s-a născut la începutul secolului al XVI-lea într-o familie proeminentă de medici olandezi care i-a servit mult timp pe Sfinții Împărați romani. La începutul carierei sale, Vesalius a început să efectueze disecții umane, contestând dominația lui Galen cu rezultatele obținute. Deoarece Galen nu disecase niciodată un cadavru uman, Vesalius a publicat corecturi la scrierile sale, arătând multe defecte născute din comparația oarbă între oameni și animale.
ÎN CONTEXT: STUDIUL ANIMALELOR INFLUENȚEAZĂ GÂNDIREA MEDICALĂ ANTICIPATĂ
Înțelegerea medievală a sistemului nervos a fost practic limitată la observații ale anatomiei animalelor, temperată de filosofiile predominante încă din antichitate. Influența medicului grec Galen din Pergam (129-216 d.Hr.) asupra teoriei și practicii medicale a fost dominantă în Europa pe tot parcursul Evului Mediu și în Renaștere. Galen considera că cei mai buni medici erau, de asemenea, filosofi și că filosofia promova medicina. Tradiția galeniană susținea că boala era rezultatul unui dezechilibru al fluidelor corporale, sau al umorilor. În timp ce diseca viței, Galen a observat o rețea de nervi și vase la baza creierului vițelului pe care a presupus în mod eronat că există și la om. Galen a etichetat această zonă ca fiind rete mirabile și a afirmat că acesta era locul în care spiritele vitale ale vieții se transformau în spiritele animale ale omului. După apariția creștinismului, aceste spirite au fost unificate în conceptul de suflet creștin, iar medicii au dezbătut locul unde se află baza sufletului în corpul uman, probabil fie în inimă, fie în creier.
Influența asupra altor domenii de studiu
Una dintre primele descoperiri în paleontologie a fost posibilă prin utilizarea morfologiei comparative. În 1666, pescarii italieni au prins un rechin mare. Acesta a fost trimis lui Niels Steensen (1648-1686), mai bine cunoscut sub numele său italian, Nicolaus Steno, care era un anatomist danez ce lucra la Florența. Examinând dinții rechinului, Steno a observat că aceștia erau foarte asemănători cu așa-numitele „pietre de limbă”, mici pietre triunghiulare care se găseau de mult timp în pământ. Steno și-a dat seama că aceste pietre erau dinți de rechin fosilizați și că, de-a lungul timpului, materialul viu fusese înlocuit de piatră.
Morfologia comparativă a jucat, de asemenea, un rol important în clasificarea timpurie a speciilor de plante și animale. Naturalistul suedez Carl Linnaeus (1707-1778; cunoscut și sub numele de Carolus Linnaeus sau Carl Linné) a dezvoltat primul sistem coerent de clasificare a organismelor, în special a plantelor. Sistemul său s-a bazat pe caracteristicile organelor sexuale masculine și feminine ale plantelor. Le-a grupat pe tipuri, apoi a alcătuit grupuri mai largi pe baza caracteristicilor comune, bazându-se în mare măsură pe morfologia comparativă. Munca lui Linnaeus a permis clasificarea sistematică a unui număr mare de plante și animale, bazată nu pe categorii artificiale (cum ar fi animalele domestice), ci pe trăsături comune. Munca sa a stat la baza taxonomiei moderne; metoda sa de morfologie comparativă este încă punctul de plecare pentru clasificare.
Conexiuni culturale moderne
Compararea trăsăturilor unui organism cu un altul îi ajută pe oamenii de știință să învețe despre ambele. În timp ce logica decretează că cei cu morfologia cea mai asemănătoare sunt cei mai apropiați, selecția naturală dă uneori organismelor neînrudite forme similare.
Structurile care se dezvoltă în moduri similare pentru că au o origine comună se numesc omoloage. Apendicele frontale ale majorității mamiferelor reprezintă un tip foarte larg de structură omologă. Cele care nu se dezvoltă de la o origine similară sunt structuri analoage. Acestea se dezvoltă atunci când un mediu similar exercită presiuni evolutive similare asupra unor organisme diferite; exemple sunt forma similară a delfinilor și a peștilor sau aripile păsărilor și ale liliecilor. Un exemplu izbitor de omologie evolutivă (adaptare convergentă) este asemănarea dintre ochii animalelor din diferite filoane zoologice, cum ar fi calmarii și caracatițele, care sunt moluște, și cei ai vertebratelor, inclusiv animalele și oamenii.
Morfologia comparativă oferă, de asemenea, sprijin pentru teoria evoluției. Prin studierea atât a organismelor vii, cât și a fosilelor strămoșilor lor dispăruți, zoologii și paleontologii pot trage concluzii despre originile acestora. Prin studierea fosilelor, oamenii de știință pot vedea cum au evoluat elefanții din animale mici, fără trompă, sau cum balenele au evoluat din mamifere terestre patrupede, pierzându-și picioarele din spate pe măsură ce s-au adaptat la viața în mare.
Câteva dintre cele mai puternice dovezi ale evoluției provin din studiile comparative – compararea asemănărilor structurale ale organismelor pentru a determina relațiile lor evolutive. Se presupune că organismele cu trăsături anatomice similare sunt relativ apropiate din punct de vedere evolutiv și se presupune că au un strămoș comun. Ca urmare a studiului relațiilor evolutive, asemănările și diferențele anatomice sunt factori importanți în determinarea și stabilirea clasificării organismelor.
Câteva organisme au structuri anatomice care sunt foarte asemănătoare din punct de vedere al dezvoltării și formei embrionare, dar foarte diferite din punct de vedere funcțional. Acestea se numesc structuri omoloage. Deoarece aceste structuri sunt atât de asemănătoare, ele indică o relație evolutivă și un strămoș comun al speciilor care le posedă. Un exemplu clar de structuri omoloage este membrul anterior al mamiferelor. Atunci când sunt examinate îndeaproape, membrele anterioare ale oamenilor, balenelor, câinilor și liliecilor au toate o structură foarte asemănătoare. Fiecare posedă același număr de oase, dispuse aproape în același mod. Deși au trăsături externe diferite și funcționează în moduri diferite, dezvoltarea embriologică și asemănările anatomice de formă sunt izbitoare. Comparând anatomia acestor organisme, oamenii de știință au determinat că ele au un strămoș evolutiv comun și, din punct de vedere evolutiv, sunt relativ strâns înrudite.
Alte organisme au structuri anatomice care funcționează în moduri foarte asemănătoare, dar sunt foarte diferite din punct de vedere morfologic și al dezvoltării. Acestea se numesc structuri analoge. Deoarece aceste structuri sunt atât de diferite, chiar dacă au aceeași funcție, ele nu indică faptul că există o relație evolutivă și nici că cele două specii au un strămoș comun. De exemplu, aripile unei păsări și ale unei libelule au aceeași funcție; ele ajută organismul să zboare. Cu toate acestea, atunci când se compară anatomia acestor aripi, ele sunt foarte diferite. Aripa de pasăre are oase în interior și este acoperită cu pene, în timp ce aripa libelulei nu are aceste două structuri. Ele sunt structuri analoge. Astfel, prin compararea anatomiei acestor organisme, oamenii de știință au stabilit că păsările și libelulele nu au un strămoș evolutiv comun sau că, din punct de vedere evolutiv, sunt strâns înrudite. Structurile analoage sunt dovezi că aceste organisme au evoluat pe linii separate.
Structurile vestigiale sunt caracteristici anatomice care sunt încă prezente într-un organism (deși adesea reduse în dimensiune), chiar dacă nu mai îndeplinesc o funcție. Atunci când se compară anatomia a două organisme, prezența unei structuri la unul dintre ele și a unei structuri înrudite, deși vestigiale, la celălalt este o dovadă că organismele au un strămoș evolutiv comun și că, din punct de vedere evolutiv, ele sunt relativ strâns înrudite. Balenele, care au evoluat din mamiferele terestre, au în corpul lor oase vestigiale ale picioarelor posterioare. Deși nu mai folosesc aceste oase în habitatul lor marin, ele indică faptul că balenele împărtășesc o relație evolutivă cu mamiferele terestre. Oamenii au mai mult de 100 de structuri vestigiale în corpul lor.
Morfologia comparativă este un instrument important care ajută la determinarea relațiilor evolutive dintre organisme și dacă acestea au sau nu strămoși comuni. Cu toate acestea, ea este, de asemenea, o dovadă importantă pentru evoluție. Asemănările anatomice dintre organisme susțin ideea că aceste organisme au evoluat dintr-un strămoș comun. Astfel, faptul că toate vertebratele au patru membre și pungi branhiale la o anumită parte a dezvoltării lor indică faptul că au avut loc schimbări evolutive de-a lungul timpului, rezultând diversitatea observată astăzi.
Vezi și Biologie: Botanică; Biologie: Sisteme de clasificare; Biologie: Morfologie comparată: Studii de structură și funcție; Biologie: Concepte despre ereditate și schimbare înainte de apariția teoriei evoluționiste; Biologie: Teoria evoluției; Biologie: Paleontologie; Biologie: Zoologie.
bibliografie
Situri web
California State University, Stanislaus. Departamentul de Biologie. „Introducere în evoluție: Comparative Anatomy”. http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (accesat la 26 ianuarie 2008).
University of California, Berkley. „Comparative Anatomy: Andreas Vesalius”. Understanding Evolution for Teachers.http://evolution.berkeley.edu/evosite/history/compar_anat.shtml (accesat la 26 ianuarie 2008).
University of California Museum of Paleontology. „Carl Linnaeus”. 21 iulie 2000. http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.html (accesat la 26 ianuarie 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 (accesat la 26 ianuarie 2008).
Kenneth T. LaPensee
.