19 世紀，達爾文提出了進化理論。他同時認為，地球上所有生命都在同一棵進化樹上彼此相連。這改寫了生物學發展的歷史。

自此，生物學家開始嘗試對生物和它們之間的親緣關系進行更細致的分類。

在達爾文時代，以及 20 世紀大部分時間里，外觀通常是進化生物學家判斷的全部依據。他們只能通過觀察動植物的結構和外觀，來確定生命進化樹的各個分支。

生命形式根據某些相似性而被分類，這些相似性被認為是一起進化的產物。比如，人類所屬的靈長類動物曾被認為是蝙蝠的近親，因為我們的骨骼和腦都有不少相似之處。

然而，進入 21 世紀后，隨著快速基因測序技術的發展，生物學家現在能夠使用基因（分子）數據，來幫助拼湊物種之間的進化關系。DNA 技術推翻了許多動植物原本的 " 家譜 "。

這些新證據常常證明，我們曾經認為密切相關的生物體實際上屬于進化樹上截然不同的分支。在靈長類和蝙蝠的例子中，DNA 數據現在已經將我們歸入了一個 " 大家庭 "，這個 " 大家庭 " 中包括嚙齒動物（大鼠和小鼠）和兔子。更令人驚訝的是，蝙蝠與牛、馬甚至犀牛的關系，比它們與人類的關系更加密切。

近日，一組科學家首次將基于形態學的進化樹與基于分子數據的進化樹進行了比較，并根據生物的地理位置繪制、分析了它們。結果發現，原先按外觀形態分類的傳統進化樹，很多可能都是錯誤的。研究已發表在《通訊 · 生物》上。

基于形態的傳統進化樹

解剖學家恩斯特 · 海克爾（1834-1919）是最早繪制進化樹的人之一，他試圖表明主要的生命形式群之間的關系。

海克爾的繪圖對生物進行了精彩的觀察，甚至影響到了 19 和 20 世紀的藝術和設計。他的系統樹幾乎完全基于這些生物體的外觀和胚胎的發育情況。

海克爾繪制的進化樹。（圖／Ernst Haeckel）

除了外觀，還有一個重要的證據是達爾文和他同時代的科學家所熟知的。

達爾文注意到，那些看起來具有最接近的共同祖先的動植物，在地理上經常被發現聚集在一起。

如今科學家也認同，物種的地理位置是它們相關性的另一個強有力的指標，也就是說，生活在一起的物種更有可能屬于同一個系統樹。

DNA 信息揭示出分子樹

大約 30 年前，科學家開始使用 DNA 數據來建立分子樹，它從分子層面揭示了物種之間的關系。

不少基于 DNA 數據的分子樹和經典的進化樹結論并不一致，甚至因此改寫了生物教科書。

一個經典的例子是，樹懶和食蟻獸、犰狳、穿山甲和土豚曾經被認為屬于一個叫作 " 貧齒動物 "（edentate）的群體，因為它們在解剖學上有相同之處。

然而，分子樹顯示，這些特征實際上在哺乳動物樹的不同分支中獨立演化。事實證明，土豚與大象的親緣關系更緊密，而穿山甲則與貓和狗的關系更密切。

那么，外觀形態、地理位置和遺傳進化之間的復雜關系究竟是怎樣的呢？

在這項新研究中，團隊首次交叉引用了一系列動植物的地理信息、DNA 數據和外觀，研究了 48 個動植物群的基于外觀或分子的進化樹，其中包括了許多不同種類的生物，從蝙蝠、狗、猴子，到蜥蜴、松樹等等。

他們發現，與基于外觀的傳統進化樹相比，基于 DNA 數據的進化樹與物種的位置相匹配的可能性高出三分之二。換句話說，按分子樹歸類的生物，通常在地理上生活得也更近，兩者的匹配度更高。

顏色和圖例表示每個目下的成員在地理上的分布。分子數比形態書能更好地將這些顏色組合在一起，這說明分子所展示的分類與生物地理更吻合。（圖／Oyston, J. et al., 2022）

這說明，趨同進化（兩個遺傳上不相關的生物群獨立進化出同一種特征）比我們先前認為的要普遍得多，而僅僅依靠形態特征的分類很有可能會帶來錯誤的結論。

進化的解決方案

進化看上去是在不停地發明新的解決方案，好像幾乎不存在什么限制，但它的招數可能比想象的要少。因此，動物有可能看上去驚人地相似，只是因為它們已經進化到進行類似的工作或者以類似的方式生活。

鳥、蝙蝠和已滅絕的翼龍都有或曾有過用于飛行的骨質翅膀，而它們的祖先都有用于行走的前腿。相似的翅膀形狀和肌肉在不同的群體中進化了出來，因為在空氣中產生推力和升力的物理學原理都是一樣的。

這和眼睛的例子異曲同工。眼睛在動物中可能已經進化出了數十次，而且只有幾種最基本的 " 設計 "。我們的眼睛和魷魚的眼睛很相似，都有晶狀體、虹膜、視網膜和視覺色素。魷魚與蝸牛、蛞蝓和蛤蜊的親緣關系比和我們的關系更近。但它們的許多軟體動物近親卻只有最簡單的眼睛結構。

魷魚的眼睛。（圖／Klaus Stiefel, Flickr, CC BY-ND）

鼴鼠至少有四次進化為看不見的洞穴生物，它們發生在不同大陸，在哺乳動物樹的不同分支中。澳大利亞有袋類的鼴（與袋鼠關系更密切）、非洲金鼴（與土豚關系更近）、非洲鼴鼠（嚙齒動物）以及歐亞和北美鼴鼠（被園丁所喜愛，它們與刺猬關系比這些其他 " 鼴鼠 " 更近）都沿著類似的路徑進化。

重新思考分類

事實上，分子數據相比于形態學的優勢還有很多。比如，很多時候，形態分類是很主觀的，不同的形態學專家對同一種特征可能會有不一樣的解讀。但隨著測序技術的發展，DNA 數據或許能夠帶來更客觀的視角。

當然，我們對物種之間關系的認識從來都不是確定的。新的研究方法日新月異，往往也會帶來不斷深入的新發現和認識。