Introduktion
Morfologi, som är en av livsvetenskaperna, studerar en organisms yttre egenskaper: dess anatomi, form och utseende. Ett av de första stegen i identifieringen av en organism är att undersöka dessa framträdande kännetecken; detta hjälper till att skilja en art från en annan och identifiera nya arter eller underarter. Morfologi kan också studeras i mycket mindre skala, genom att undersöka specifika organ, vävnader eller celltyper.
Förmågan att jämföra morfologin hos två organismer är en viktig grundläggande färdighet för livsvetare. En enkel, noggrann observation och jämförelse har till exempel lett till de flesta upptäckter inom paleontologin samt till upptäckten att valar är däggdjur.
Historisk bakgrund och vetenskapliga grunder
Från antiken och fram till renässansen hindrade lagar och kulturella tabun läkare från att dissekera människokroppar. Deras anatomiska kunskaper kom från kirurgi, behandling av allvarliga sår och skador och från dissektioner av djur. I viss mening var de flesta tidiga undersökningar av människans anatomi övningar i jämförande morfologi. Eftersom direkta undersökningar inte var möjliga fyllde läkarna luckorna i sin kunskap med jämförelser med djurmodeller.
En av dessa var den romerske läkaren Galen av Pergamon (129-216 e.Kr.), som var mycket respekterad för sina skrifter om medicin och anatomi. Trots många fel som skapades av hans oförmåga att utföra dissektioner av människor var Galen den bästa källan till anatomisk information fram till renässansen. Han uppmuntrade läkare att vara nyfikna och undersöka sig själva. Trots denna uppmaning förblev dock hans arbete oemotsagt i mer än 1 000 år.
Andreas van Wesel (1514-1564), mer allmänt känd under sitt latiniserade namn Vesalius, var en av de första läkarna som ifrågasatte Galens auktoritet. Han föddes i början av 1500-talet i en framstående nederländsk läkarfamilj som länge hade tjänat de heliga romerska kejsarna. Tidigt i sin karriär började Vesalius utföra dissektioner av människor och utmanade Galens dominans med resultaten. Eftersom Galen aldrig hade dissekerat ett människolik publicerade Vesalius korrigeringar av hans skrifter, som visade på många brister som uppstod genom blinda jämförelser mellan människor och djur.
I SAMMANHANG: Djurstudier påverkar det tidiga medicinska tänkandet
Medietidens förståelse av nervsystemet var i princip begränsad till observationer av djurens anatomi, tempererad av filosofier som varit rådande sedan antiken. Den grekiske läkaren Galen av Pergamon (129-216 e.Kr.) hade ett dominerande inflytande på medicinsk teori och praktik i Europa under hela medeltiden och in i renässansen. Galen ansåg att de bästa läkarna också var filosofer och att filosofin främjade medicinen. Enligt den galenska traditionen var sjukdom ett resultat av en obalans mellan kroppsvätskor eller humörämnen. När Galen dissekerade kalvar lade han märke till ett nätverk av nerver och kärl vid basen av kalvhjärnan som han felaktigt antog fanns även hos människor. Galen betecknade detta område som rete mirabile och hävdade att det var här som vitala livsandar förvandlades till människans djurandar. Efter kristendomens intåg förenades dessa andar till begreppet kristen själ, och läkarna diskuterade själens bas i människokroppen, förmodligen i antingen hjärtat eller hjärnan.
Inflytande på andra studieområden
En av de första upptäckterna inom paleontologin möjliggjordes genom användningen av komparativ morfologi. År 1666 fångade italienska fiskare en stor haj. Den skickades till Niels Steensen (1648-1686), mer känd under sitt italienska namn Nicolaus Steno, som var en dansk anatom som arbetade i Florens. När Steno undersökte hajens tänder märkte han att de var mycket lika så kallade ”tungstenar”, små triangulära stenar som länge hade hittats i jorden. Steno insåg att dessa stenar var fossiliserade hajtänder och att det levande materialet med tiden hade ersatts av sten.
Komparativ morfologi spelade också en stor roll i den tidiga klassificeringen av växt- och djurarter. Den svenske naturforskaren Carl von Linné (1707-1778; även känd som Carolus Linnaeus eller Carl Linné) utvecklade det första konsekventa systemet för att klassificera organismer, särskilt växter. Hans system baserades på egenskaperna hos växternas manliga och kvinnliga könsorgan. Han grupperade dem efter typ och sammanställde sedan bredare grupper på grundval av gemensamma egenskaper, och förlitade sig i hög grad på komparativ morfologi. Linnés arbete gjorde det möjligt att klassificera ett stort antal växter och djur på ett systematiskt sätt, inte baserat på konstgjorda kategorier (t.ex. husdjur) utan på gemensamma egenskaper. Hans arbete utgjorde grunden för den moderna taxonomin; hans metod för komparativ morfologi är fortfarande utgångspunkten för klassificering.
Moderna kulturella kopplingar
Att jämföra egenskaperna hos en organism med en annan hjälper forskarna att lära sig om båda. Även om logiken föreskriver att de som har den mest likartade morfologin är närmast besläktade, ger det naturliga urvalet ibland orelaterade organismer liknande former.
Strukturer som utvecklas på liknande sätt eftersom de har ett gemensamt ursprung kallas homologa. De främre bihang hos de flesta däggdjur är en mycket bred typ av homolog struktur. De som inte uppstår från ett liknande ursprung är analoga strukturer. Dessa utvecklas när en liknande miljö utövar ett liknande evolutionärt tryck på olika organismer; exempel på detta är delfiners och fiskars liknande form eller fåglars och fladdermöss’ vingar. Ett slående exempel på evolutionär homologi (konvergent anpassning) är likheten mellan ögonen hos djur i olika zoologiska fyler, t.ex. bläckfiskar och bläckfiskar, som är blötdjur, och ögonen hos ryggradsdjur, inklusive djur och människor.
Somparativ morfologi ger också stöd för evolutionsteorin. Genom att studera både levande organismer och fossil av deras utdöda förfäder kan zoologer och paleontologer dra slutsatser om deras ursprung. Genom att studera fossil kan forskarna se hur elefanter utvecklades från små, strumplösa djur, eller hur valar utvecklades från fyrfota landdäggdjur som förlorade sina bakben när de anpassade sig till livet i havet.
En del av de starkaste bevisen för evolutionen kommer från komparativa studier – att jämföra strukturella likheter mellan organismer för att fastställa deras evolutionära släktskap. Organismer med liknande anatomiska egenskaper antas vara relativt nära besläktade evolutionärt sett, och de antas dela en gemensam förfader. Som ett resultat av studiet av evolutionära relationer är anatomiska likheter och skillnader viktiga faktorer för att bestämma och fastställa klassificering av organismer.
Vissa organismer har anatomiska strukturer som är mycket lika i embryologisk utveckling och form, men mycket olika i funktion. Dessa kallas homologa strukturer. Eftersom dessa strukturer är så lika tyder de på ett evolutionärt släktskap och en gemensam förfader för de arter som har dem. Ett tydligt exempel på homologa strukturer är däggdjurens framben. När man tittar närmare på dem är frambenen hos människor, valar, hundar och fladdermöss alla mycket lika till sin struktur. Var och en av dem har samma antal ben som är arrangerade på nästan samma sätt. Även om de har olika yttre egenskaper och fungerar på olika sätt är den embryologiska utvecklingen och de anatomiska likheterna i form slående. Genom att jämföra anatomin hos dessa organismer har forskare fastställt att de har en gemensam evolutionär förfader, och i evolutionär mening är de relativt nära besläktade.
Andra organismer har anatomiska strukturer som fungerar på mycket likartade sätt men som morfologiskt och utvecklingsmässigt är mycket olika. Dessa kallas analoga strukturer. Eftersom dessa strukturer är så olika, även om de har samma funktion, tyder de inte på att det finns ett evolutionärt släktskap eller att de två arterna har en gemensam förfader. Till exempel har vingarna hos en fågel och en trollslända båda samma funktion; de hjälper organismen att flyga. När man jämför anatomin hos dessa vingar är de dock mycket olika. Fågelvingen har ben inuti och är täckt med fjädrar, medan trollsländans vinge saknar båda dessa strukturer. De är analoga strukturer. Genom att jämföra anatomin hos dessa organismer har forskarna alltså fastställt att fåglar och trollsländor inte har en gemensam evolutionär förfader, eller att de i evolutionär mening är nära besläktade. Analoga strukturer är bevis för att dessa organismer har utvecklats längs separata linjer.
Vestigiala strukturer är anatomiska drag som fortfarande finns kvar i en organism (även om de ofta är reducerade i storlek) trots att de inte längre fyller någon funktion. När man jämför anatomin hos två organismer är närvaron av en struktur hos den ena och en besläktad, om än rudimentär, struktur hos den andra ett bevis på att organismerna har en gemensam evolutionär förfader och att de i evolutionär mening är relativt nära besläktade. Valar, som utvecklats från landlevande däggdjur, har rudimentära bakbensben i sina kroppar. Även om de inte längre använder dessa ben i sin marina miljö visar de att valar har ett evolutionärt släktskap med landlevande däggdjur. Människor har mer än 100 rudimentära strukturer i sina kroppar.
Komparativ morfologi är ett viktigt verktyg som hjälper till att fastställa evolutionära relationer mellan organismer och om de har gemensamma förfäder eller inte. Den är dock också ett viktigt bevis för evolutionen. Anatomiska likheter mellan organismer stöder tanken att dessa organismer har utvecklats från en gemensam förfader. Det faktum att alla ryggradsdjur har fyra lemmar och gälpåsar under någon del av sin utveckling tyder således på att evolutionära förändringar har skett över tid, vilket har resulterat i den mångfald som observeras idag.
Se även Biologi: Botanik; Biologi: Biologi: Botanik: Klassificeringssystem; Biologi: Botanik: Botanik: Botanik: Komparativ morfologi: Biologi: Comparatorisk komposition: Studier av struktur och funktion; Biologi: Föreställningar om arv och förändring före evolutionsteorins framväxt; Biologi: Biologi: Föreställningar om arv och förändring före evolutionsteorins framväxt; Biologi: Föreställningar om arv och förändring före evolutionsteorins framväxt: Evolutionsteori, Biologi: Paleontologi; Biologi: Zoologi.
bibliografi
webbplatser
California State University, Stanislaus. Biologiavdelningen. ”Introduktion till evolutionen”: Comparative Anatomy”. http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (besökt den 26 januari 2008).
University of California, Berkley. ”Comparative Anatomy: Andreas Vesalius.” Understanding Evolution for Teachers.http://evolution.berkeley.edu/evosite/history/compar_anat.shtml (besökt 26 januari 2008).
University of California Museum of Paleontology. ”Carl Linnaeus.” 21 juli 2000. http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.html (besökt den 26 januari 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 (accessed January 26, 2008).
Kenneth T. LaPensee