同源是一项历史判断
两个生物学特征同源,指它们由共同祖先的相应特征传承而来。比较对象可以是器官、骨骼部分,也可以是基因、蛋白质或其中的结构域。这个概念回答“从哪里演化而来”,而不是直接回答“现在做什么”或“看起来有多像”。
例如,人的上肢与鲸的前鳍承担不同活动,却可在骨骼排列上找到对应。演化改变了比例、形态和用途,并没有抹去其共同来源。因而功能差异并不自动否定同源,外貌相似也不自动建立同源,必须把相似特征放回可检验的演化关系中。
参考:[1]
比较必须说明特征层次
鸟与蝙蝠都能飞,但它们的飞行结构并不是从一个已经具有这两类翅膀形态的共同祖先直接继承下来的;作为飞行适应,二者存在独立演化的成分。若比较前肢中的骨骼,则又能辨认共同祖先留下的对应关系。这并不矛盾,而是比较层次不同。
昆虫翅与脊椎动物前肢在结构和发育来源上差别更大,不能仅因都用于飞行就判为同源。趋同演化解释了为什么不同谱系可在相似条件下形成相似功能。同源与同功的区分,使比较解剖不再停留于按用途给器官分类。
参考:[1]
从序列走向共同祖先
分子比较把核苷酸或氨基酸序列作为证据,寻找可对应的位置,并结合系统发育分析推断历史关系。长而复杂的共同模式通常比短小的偶然重合更有说明力;插入、缺失和长期积累的变化,也会让真正相关的序列不再一眼相似。
同源关系中还可区分由物种分化形成的直系同源,与由基因复制形成的旁系同源。复制后的两个拷贝可能分担原有功能,也可能在其中一个拷贝上形成新的作用。因此,同源基因不必具有完全相同的功能,发现一个相关序列仍不能替代功能实验。
相似度是证据,不是定义
“这两段序列有百分之多少相同位置”是一项可测量的比较结果;“百分之多少同源”则容易把共同来源与相似程度混为一谈。在明确的比较范围内,同源是关于共同来源的判断,研究者对这个判断的把握程度可以不同,但那不是同源本身的百分比。
比较范围也不能省略。多结构域蛋白中的某一部分可与另一蛋白相应部分同源,却不能由此断言两条完整序列具有完全相同的历史。形态、发育和分子资料相互校验,有助于识别误导性的相似;同源由此成为重建演化关系的工具,而不是肉眼相似的学术别名。