为什么大多数动物的器官和人类一样?

共同的体型构造源自共同的祖先,而非巧合。本文解释为什么动物拥有与我们相似的器官,以及这种相似性止于何处。

直接答案

大多数动物拥有与我们相似的器官,是因为我们共享一个共同祖先。心脏、肝脏和肾脏等器官是古老的遗产,在数亿年的进化中传承并经过修改,因此即使在人类和猪这样差异巨大的生物之间,基本体型构造也得以保留[1][5]。这种相似性是真实的,但并不完全一致:同一器官在两个物种中可能在大小、内部结构和细微细节上存在差异[2][3]。

5篇文献引用

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为什么猪的心脏看起来像我们的

简短的解释是,这是极大规模上的家族相似性。在皮肤之下,人类和许多其他动物惊人地相似,拥有相同的骨骼和相同的器官[1]。如果这些结构是从遥远的共同祖先继承而来,而非各自谱系独立发明,那么这正是你预期看到的情况。同样的逻辑解释了为什么猪是向人类移植器官的首选来源:它们的器官大小以及其他解剖和生理特征与我们的匹配程度足以派上用场[5]。

这也是动物在医学研究中成为人类替身的原因。猪被用作生物医学模型,正是因为它们的解剖结构和生理机能与我们的相似[4];小鼠被研究作为人类胰腺的模型,是因为该器官的组织结构具有可比性[3]。这种相似性并非猎奇;它是动物研究能够对人类生物学有所说明的实际原因。

同一器官,不同细节

共同继承并不意味着完全相同的副本。仔细观察角膜就能看出这一模式:人类、猪和兔子的眼睛中,角膜的五层结构都存在,但胶原纤维存在可测量的差异。人类角膜胶原纤维的平均直径约为24.5纳米,而猪和兔子均约为33纳米,且三个物种的层间距各不相同[2]。因此,该器官是可辨认的相同结构,但按略有不同的规格建造。

胰腺的情况类似。人类和小鼠的胰腺共享整体结构组织,这就是为什么小鼠的研究结果可以外推到人类,但两者并非在每个方面都相同[3]。有用的思考方式是:进化保留了蓝图,编辑了尺寸。

这种相似性有什么用,又在哪里失效

实际的好处是,相似性让研究人员可以用一个物种替代另一个物种。猪器官被考虑用于捐赠给人类,是因为器官大小匹配以及解剖和生理上的相似性[5];动物角膜被用来研究人类角膜对损伤或治疗的反应,因为它们是相对接近的模型,尽管猪和兔的角膜在结构上都不与我们的完全相同[2]。

最后一点就是边界。因为相似性是继承而来然后经过修改的,它足够接近而有用,也足够松散而可能误导。猪或兔的角膜是人类角膜的良好但不完美的替身[2],同样的谨慎适用于任何用动物模型预测人类结果的地方。共享的器官告诉你生物学是相关的;测量到的差异告诉你比较可以推进到什么程度。

这些研究解释了什​​么,没解释什么

值得明确证据实际确立了什​​么。这些比较研究以具体的解剖学术语记录了相似性和差异,但它们本身并未检验相似性存在的原因[2][3][4]。进化解释是理解这些观察结果的框架,而不是那些论文旨在证明的发现。观察结果是可靠的;其背后的原因是推断。

本文引用的文献

1

超越言语:动物的所思所感

人类和许多其他动物在皮肤之下拥有相同的骨骼和器官,这是一种广泛的生物学相似性。

2

与人角膜胶原纤维排列结构相似的动物模型

人类、猪和兔的角膜共享全部五层结构,但胶原纤维直径、间距和层间距离存在可测量的差异,因此两种动物在结构上都不与人类角膜完全相同。

3

人类与小鼠胰腺的结构相似性与差异

人类和小鼠的胰腺共享整体结构组织,尽管器官并不完全相同,这在小鼠研究结果外推到人类时很重要。

4

猪作为人类生物医学模型的重要性

猪作为人类的生物医学模型,是因为解剖结构和生理机能的相似性。

5

器官和组织异种移植的进展

猪是异种移植的首选器官供体物种,因为器官大小匹配以及与其他解剖和生理上的相似性。