Estudos comparativos da anatomia de grupos de animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma,estilete e ovário; enquanto que o tamanho, cor, e número das partes e estruturas específicas são diferentes para cada espécie individual.
Estruturas homologas e evolução divergente (adaptativa)
Estudos comparativos da anatomia de grupos de
animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma,estilete e ovário; enquanto que o tamanho, cor, e número das partes e estruturas específicas são diferentes para cada espécie individual.
Estruturas homologas e evolução divergente (adaptativa)
Diagrama mostrando a homologia de ossos das patas de varios animais.
Se grupos bem separados de organismos são originalmente descendentes de um ancestral em comum, é esperado que eles apresentem certas características em comum. O grau de semelhança entre dois grupos de organismos deve indicar o quão próximos eles são no parentesco evolucionário:
animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma,estilete e ovário; enquanto que o tamanho, cor, e número das partes e estruturas específicas são diferentes para cada espécie individual.Estruturas homologas e evolução divergente (adaptativa)
Diagrama mostrando a homologia de ossos das patas de varios animais.
Se grupos bem separados de organismos são originalmente descendentes de um ancestral em comum, é esperado que eles apresentem certas características em comum. O grau de semelhança entre dois grupos de organismos deve indicar o quão próximos eles são no parentesco evolucionário:
*Se assume que grupos com pouco em comum devem ter divergido-se de um ancestral em comum muito cedo na história geológica do que grupos que tem muito em comum;
*Na decisão do grau de parentesco de dois animais, um anatomista comparativo procura por estruturas que, embora sirvam propósitos diferentes no adulto funcional de cada espécie, são fundamentalmente similares, sugerindo um origem em comum. Tais estruturas são descritas como homologas;
*E no caso de estruturas similares que diferem em funções nos adultos, é talvez necessário investigar suas origens e desenvolvimento embriológico, para procurar por mais similaridades de um ancestral em comum.
Quando um grupo de organismos compartilha uma estrutura homologa que é especializada para realizar uma variedade de funções e adaptar-se a diferentes condições ambientais e modos de vida, é chamado de irradiação adaptativa. A difusão gradual de organismos com irradiação adaptativa é conhecida como evolução divergente.
Membros pentadáctilos
A disposição dos ossos dos membros chamados de pentadáctilos é um exemplo de estruturas homologas. É encontrado em todas as classes de tetrápodes (de anfíbios a mamíferos). Pode até ser ligado as nadadeiras de certos fósseis de peixes dos quais os anfíbios teriam evoluído. O membro tem um único osso proximal (úmero), dois ossos distais (rádio e a ulna), uma série de carpos (ossos do pulso), seguido por uma série de metacarpos (ossos da palma) e falanges (dedos). Através dos tetrápodes, as estruturas fundamentais dos membros pentadáctilos são os mesmos, indicando que eles originaram-se de um ancestral em comum. Mas através do curso da evolução, estas estruturas fundamentais foram se modificando. Eles se tornaram estruturas superficialmente diferentes e aparentemente não relacionadas, que serviam a diferentes funções devido a adaptação a diferentes ambientes e modos de vida. Tal fenômeno é claramente evidenciado nos membros anteriores dos mamíferos. Por exemplo:
*Nos macacos, os membros anteriores são muito mais alongados o que permite uma melhor adaptação para escalar e balançar entre árvores.
*Nos porcos, o primeiro dedo foi perdido, o segundo e quinto dedo reduziram-se. Os dois dedos remanescentes são mais longos e robustos que o resto e têm um casco para dar suporte ao corpo.
*No cavalo, os membros anteriores são adaptados para dar suporte e favorecer corridas devido a uma grande elongação do terceiro dedo que apresenta um casco.
*A toupeira tem um par de membros adaptados para cavar e fazer tocas.
*O tamanduá usa seu terceiro dedo alongado para destruir formigueiros e cupinzeiros.
*Na baleia, os membros anteriores tornaram-se nadadeiras usadas na navegação e equilíbrio durante o nado.
*No morcego, os membros anteriores se tornaram asas para o vôo devido a grande alongação dos quatro dedos, e um dedo em formato de gancho permaneceu livre para se segurar em árvores.
Estruturas análogas e evolução convergente
Sobre condições ambientais similares, estruturas fundamentalmente diferentes 
em diferentes grupos de organismos podem passar por modificações para servirem a funções similares. Esse fenômeno é chamado de evolução convergente. Estruturas similares, processos fisiológicos ou modos de vida em organismos que aparentemente não apresentam ligações filogenéticas próximas, mas que apresentam adaptações para realizar as mesmas funções são descritas como análogas, por exemplo:
em diferentes grupos de organismos podem passar por modificações para servirem a funções similares. Esse fenômeno é chamado de evolução convergente. Estruturas similares, processos fisiológicos ou modos de vida em organismos que aparentemente não apresentam ligações filogenéticas próximas, mas que apresentam adaptações para realizar as mesmas funções são descritas como análogas, por exemplo: *Asas de morcegos, pássaros e insetos;
*As pernas articuladas de insetos e vertebrados;
*Nadadeiras do rabo de peixes, baleias e lagostas;
*Os olhos dos vertebrados e moluscos cefalópodes (lulas e polvos).
As diferenças entre as retinas invertidas e não invertidas, e as células censoras abaixo do axônio podem ser vistos na figura (em inglês). Isso resulta na ausência de células censoras onde o nervo óptico liga-se ao olho, consequentemente criando um ponto cego. O olho do polvo tem uma retina não invertida logo, as células sensoras ficam sobre o axônio. Portanto não há ponto cego nesse tipo de olho. Fora essa diferença, os dois olhos são incrivelmente similares, um exemplo de evolução convergente.
Órgãos vestigiais
Outro aspecto da anatomia comparada é a presença de órgãos vestigiais. Órgãos que são menores e mais simples em sua estrutura do que as partes correspondentes nas espécies ancestrais. Eles são normalmente degenerados ou subdesenvolvidos. A existência de órgãos vestigiais pode ser explicada em termos de mudanças no ambiente ou modos de vida da espécie. Supõe-se que esses órgãos eram funcionais em espécies ancestrais, mas tornaram-se não funcionais ou desnecessários. Exemplos são os membros traseiros de baleias, as asas traseiras vestigiais de moscas e mosquitos, as asas vestigiais de aves que não voam, como avestruzes, e folhas vestigiais de algumas xeromorfas (cactus) e de plantas parasitas (cuscuta).
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