第二節 演 化 的 證 據

生物演化 漫長的過程 從單一個體或物種來體會明確的演化歷程並不容易，藉由各種比對方式或科學的實驗分析，仍能找到一些生物演化的證據

14-2.1 化石上的證據 一般生物死亡之後，遺體很快就會腐爛分解，但有些堅硬的部分 14-2.1 化石上的證據 一般生物死亡之後，遺體很快就會腐爛分解，但有些堅硬的部分 例如：植物的枝幹或樹葉、動物的鱗片、背甲、牙齒、骨骼或貝類的硬殼，甚至原生動物細胞的硬外殼，能經礦物取代形成化石，保存在不同地層中

藉此比對不同地層中有關的化石 生物學家可以推論出這些化石彼此間的關係及可能的演化關係 例如以往有關鳥類的早期化石只有德國發現的始祖鳥

近年來在中國大陸東北挖掘到不少早期鳥類的化石，其中孔子鳥化石就保存得非常完整 這兩組化石都具有爬蟲類及鳥類的特徵，明顯表示出牠們是介於爬蟲類及鳥類間的動物

地質學家及古生物學家經長期研究不同地點的化石，建立了地質年代表

地質年代表 愈古老地層之化石，其構造愈簡單 愈晚期的在形態及構造上都顯得複雜

14-2.2 解剖學上的證據 地球上有些動物的外觀差異很大，但解剖後比對其器官構造 我們仍可發現在基本構造上是一樣，提供一些演化的信息

同源器官 例如：哺乳類中，海豚的鰭狀前肢，蝙蝠的翼，馬、鼴鼠及人的前肢

同源器官 外觀上差異很大，適應的環境及展現的功能也各異 彼此的基本構造卻非常相似，僅在骨頭的數目、大小或長度上有些不同而已 同源器官：這些器官之基本解剖構造是一樣

同功器官 有些器官在功能上很相似，但胚胎的發生來源卻不一定相同 例如： 鳥的翼、昆蟲的翅及南洋飛蜥的飛膜，三者均具有飛翔的功能，但來源不同 仙人掌的刺及玫瑰的刺來源不同，但同樣有禦敵功能

痕跡器官 有些動物的某些器官和其他動物之相同器官比則明顯小很多，甚至僅留下一點小痕跡 例如：紐西蘭的奇異鳥（kiwi，又稱無翼鳥），其翼只剩下一點點

絕大部分蛇的四肢在演化過程中都已退化，但蟒蛇後肢的部位仍可看到後肢殘留

草食動物 盲腸： 儲存食物 提供共生細菌來進行醱酵作用以分解含豐富纖維質的食物

人類 在演化過程中因食性改變，吃的植物愈來愈少 盲腸逐漸喪失消化功能且變小

長期生活在洞穴或地底的魚、蠑螈、蛇或昆蟲 眼睛已喪失功能小，只留下痕跡而已

14-2.3 胚胎學上的證據 海鞘：海邊之潮池或潮間帶

海鞘 濾食性的動物 成體營固著生活 幼體形狀似蝌蚪，外形和成體完全不同 B

海鞘 脊索：一棒狀的支持構造 幼體具有，但成體闕如

海鞘依據幼體的特徵 分類：脊索動物門 生活史：幼體在胚胎成長過程中會以頭部附著在礁石上，然後身體變短，尾部與脊索消失蛻變為成體

海鞘與其他脊椎動物在遠古時代是具有一個共同祖先 研究各種動物胚胎的發育，可以了解動物間彼此的演化關係

進階知識 何謂親緣生物地理學（phylogeography）？ 分析比對不同地區近緣種類之遺傳分子的結構 顯示出這些生物間彼此親緣關係的遠近，親緣關係和地理距離的遠近也有密切關係 分布在島嶼上的生物就很適合進行這方面的研究

臺灣地區各種山椒魚依DNA某片段的分析比對，能顯示出和鄰近地區山椒魚的關係

物種來自於一共同祖先群胚胎發生時 門、綱的特徵先出現 屬、種的特徵較後出現

脊椎動物的胚胎在早期發育過程中會逐漸發生變化

將魚、蠑螈、龜、豬、牛、兔及人的發育早期之胚胎拿來比較可發現彼此間的差異很小

1866年德國的生物學家赫克爾（Ernst Haeckel, 1834 ～ 1919） 比對上述各種胚胎發育過程，發現彼此在早期都很相似 認為那些較晚演化出來之物種胚胎發育階段可視為祖先物種成體的某一階段

相關類群的胚胎發育早期特性愈相似 關係愈為相近者，即使到後期也都有許多類似的特徵

比較胚胎發育各階段之相似程度 判斷動物彼此間演化過程親緣的關係

14-2.4 生物地理學上的證據 生物地理學： 研究目前生物分布狀況與過去地殼變動的歷史關係 可以確定某特定類群生物的來源及其演化過程

達爾文雀 達爾文在加拉巴哥群島看到14種不同外表的雀鳥 共同祖先是來自於中南美洲 在到達這些島嶼之後，因競 爭和適應的關係而演化出不 同的物種

適應性擴張（adaptive radiation） 祖先物種擴散分布出去後而演化出多個物種的現象

生物都有一定的分布範圍 並非所有動、植物在世界每一個角落都有分布

澳洲 鴨嘴獸（單孔類）和袋鼠（有袋類）僅有的分布地區 化石的研究發現，中生代以前牠們曾廣泛分布在歐、亞大陸及非洲

中生代時期 澳洲陸塊開始和亞洲大陸的馬來半島分離 同一時段胎盤哺乳類動物在澳洲以外的陸塊演化出來，因競爭排斥的關係，逐漸將早期的有袋類取代

澳洲 因獨立隔離陸塊的關係 胎盤類動物沒有入侵分布，所以袋鼠及鴨嘴獸就得以存活下來

14-2.5 育種學上的證據 自野生的玉米、水稻、小麥及棉花等 長期觀察後篩選出產量高的野生植株來加以栽種

野生甘藍（Brassica oleracea） 白花椰菜、綠花椰菜、高麗菜及大頭菜 人類長期培育而形成現今外表差異很大的蔬菜

人擇（artificial selection） 人類對作物及家畜有特定目的培育過程

14-2.6 生物化學上的證據 生物化學及分子生物學： 將組成蛋白質分子之胺基酸的排列順序清楚列出 14-2.6 生物化學上的證據 生物化學及分子生物學： 將組成蛋白質分子之胺基酸的排列順序清楚列出 藉比對不同物種的某一特定酵素蛋白之胺基酸序列 了解物種間親緣關係的遠近

比對八個物種之細胞色素C (cytochrome C)結構 親緣關係愈近的物種，胺基酸種類差異愈少

分子生物學的分析技術中： 演化生物學及生物保育的研究幫助很大 PCR技術 微衛星DNA

PCR技術 1985年發現 使微量的DNA片段複製上百萬次，所得的大量相同片段DNA便可用來進行各種分析比對 藉由相似鹼基量的多寡來判定生物彼此間親緣關係的遠近

微隨體DNA microsatellite DNA，又稱微衛星DNA 經PCR反應後，再比對分析鹼基，亦可用來檢測族群間的基因結構差異及分化

分析一些有蹄類之奶蛋白（milk-protein）基因的DNA 結果顯示水棲的鯨魚和河馬的關係較近