比較生理學和生物化學作為進化證據

達爾文的時代幾乎完全是形態學生物學。生理學和生物化學當時還沒有被認定為獨立的學科。生物學家現在認為，所有形態特徵都源於蛋白質的瞬時基因表達。生物化學介於兩者之間。途徑控制著生理過程。因此，這些領域提供的支援進化的證據至關重要。

比較生理學

當研究生物體的化學基礎時，存在清晰而完整的一致性。與生命唯一相關的成分在整個進化範圍內都是相同的。同樣，“生物物質”的基本組成部分，如氨基酸、維生素和脂肪酸，也是相同的。此外，生物體獲取生物過程能量的基本機制也存在一致性。

所有這些都表明物種形成遵循了達爾文假定的方法。從單細胞到多細胞生物的生理功能研究，如呼吸、消化、排洩和繁殖，揭示了它們隨著物種分化和進化的發生，變得越來越多樣化，並且在許多情況下，複雜性也增加了。然而，這些過程的基本原理保持一致，這為進化理論提供了佐證。

生物化學是另一類化學物質，在高等動植物的生理學中起著至關重要的作用。胰蛋白酶是一種酶，它可以將蛋白質分解成更小的肽單位，這種現象存在於所有哺乳動物中。激素是另一類化學物質，在高等動植物的生理學中起著至關重要的作用。甲狀腺激素存在於所有脊椎動物中，並且可以互相替換。

從單細胞到多細胞生物的多樣化生理過程的研究表明，它們隨著物種分化和進化的發生，變得越來越多樣化，並且在許多情況下，複雜性也增加了。然而，這些過程的基本原理保持一致，這為進化理論提供了佐證。

比較生物化學已經揭示，許多合成和降解過程被大多數物種共享，無論它們是近親還是遠親。為了獲取能量，所有生物體主要依賴碳水化合物和脂類，在較小程度上依賴蛋白質。當追蹤導致能量產生的過程時，糖酵解迴圈、三羧酸迴圈和電子傳遞鏈通常作為大多數物種中常見的途徑被發現。

另一個提供進化證據的領域是比較血清學。這項研究基於這樣一個理念：動物會對複雜的分子（如蛋白質）產生抗體，這些分子對動物的機體來說是外來的。抗原是一種導致抗體產生的物質。當少量任何動物的血清注射到另一種實驗動物體內時，外源血清充當抗原，導致實驗動物產生迴圈抗體。

如果我們製造出這種抗血清並加入幾滴原始抗原血清，就會發生沉澱。免疫機制指的是這種抗體形成方法。換句話說，實驗動物已經對所施用的血清型別進行了免疫。沉澱抗體是指與抗原反應產生沉澱的抗體，該測試被稱為沉澱試驗。考慮一隻注射了人血清的兔子。兔子將對人血清免疫併產生抗體。

目前，由含有抗人血清抗體的兔血製成的抗血清被用作測試液，並被分成四個試管。在試管 1 中，抗血清與人血清混合，由於抗原-抗體反應，會產生柔軟的白色沉澱。在試管 2 中，抗血清與黑猩猩血清混合，產生減少的沉澱，表明黑猩猩血清與人血清相似。

在試管 3 中，抗血清與狒狒血清混合，產生減少的沉澱，表明狒狒血清與人血清蛋白質的相似性不足。在試管 4 中，沒有觀察到沉澱，表明犬血清中的蛋白質與人血清中的蛋白質差異足夠大，並且根本不與抗人血清抗體發生反應。為了確定不同物種的親緣關係，識別常見蛋白質的氨基酸序列。

例如，呼吸色素細胞色素 C 是一條包含 104 個氨基酸的單多肽鏈，並且已經確定了 67 種以上動植物物種（從酵母到人類）的細胞色素 C 的氨基酸序列。細胞色素 C 的系統發育揭示，物種之間的序列變化僅發生在氨基酸之間，其替換不會影響其活性。

與遠緣物種相比，近緣物種之間具有更少的共同氨基酸殘基，這表明存在共同祖先。基於細胞色素 C 結構相似性和差異的生物進化分類與形態學系統發育分類相似。

核酸雜交是生物學研究中另一種用於追蹤分子譜系的方案。此方案獲取來自測試物種（例如，人類志願者）的 DNA。加熱會將雙鏈分子分離成單鏈。然後將這些分離的鏈鎖在凝膠塊中，防止互補鏈在冷卻後結合。

類似地，獲得來自另一種物種 B 的放射性磷標記的 DNA，將其轉化為單鏈 DNA，並透過包含來自物種 A 的鏈的凝膠塊。物種 A 和 B 鏈的互補部分將結合形成雙鏈。

在凝膠上形成雙鏈後，可以分別回收未結合的部分和雙鏈 DNA。然後可以對它們進行定量計算。從凝膠中回收的雙鏈 DNA 的分數隨著 DNA 樣本採集物種之間關係的密切程度而增加。這將再次允許我們構建系統發育樹。

比較生理學和生物化學提供的證據支援進化理論，因為生物體的化學基礎以及生物體獲取生物過程能量的基本機制存在一致性。比較生物化學和比較血清學提供了進化證據，其基礎是動物會對複雜的分子產生抗體。

沉澱抗體是指與抗原反應產生沉澱的抗體。為了確定不同物種的親緣關係，識別常見蛋白質的氨基酸序列。物種之間細胞色素 C 序列的變化僅發生在氨基酸之間，這表明存在共同祖先。核酸雜交用於追蹤分子譜系。

Utkarsh Shukla

更新於: 2023年4月20日

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