Vergleichende Anatomie

Die vergleichende Anatomie untersucht die Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Anatomie verschiedener Arten . Sie steht in engem Zusammenhang mit der Evolutionsbiologie und der Phylogenie ^{[ 1 ]} (der Evolution der Arten).

Die Wissenschaft begann in der Antike und wurde in der frühen Neuzeit mit den Arbeiten von Pierre Belon fortgesetzt , der die Ähnlichkeiten zwischen den Skeletten von Vögeln und Menschen feststellte .

Die vergleichende Anatomie hat Beweise für eine gemeinsame Abstammung geliefert und zur Klassifizierung der Tiere beigetragen. ^{[ 2 ]}

Die erste spezifisch anatomische Untersuchung, die unabhängig von einem chirurgischen oder medizinischen Eingriff stattfand, wird Alkmaion von Kroton zugeschrieben . ^{[ 3 ]} Leonardo da Vinci fertigte Notizen für eine geplante anatomische Abhandlung an, in der er die Hände verschiedener Tiere, darunter Bären, vergleichen wollte. ^{[ 4 ]} Pierre Belon , ein 1517 geborener französischer Naturforscher, forschte an Delfinembryonen und führte Diskussionen über sie sowie über den Vergleich von Vogelskeletten mit menschlichen Skeletten. Seine Forschung legte den Grundstein für die moderne vergleichende Anatomie. ^{[ 5 ]}

Etwa zur gleichen Zeit machte auch Andreas Vesalius bedeutende Fortschritte. Der junge Anatom flämischer Abstammung, der durch seine beeindruckenden Schaubilder bekannt wurde, untersuchte und korrigierte systematisch das anatomische Wissen des griechischen Arztes Galen. Er bemerkte, dass viele von Galens Beobachtungen gar nicht auf Menschen beruhten, sondern auf Tieren wie Affen und Rindern . ^{[ 6 ]} Tatsächlich forderte er seine Schüler, anstelle menschlicher Skelette Folgendes zu tun, wie Edward Tyson berichtet: „Wenn ihr keine menschlichen Skelette zur Hand habt, seziert einen Affen, betrachtet jeden Knochen sorgfältig usw.“ Dann rät er, welche Affenart man wählen solle, da diese dem Menschen am ähnlichsten sei, und schließt: „Man sollte den Aufbau aller Knochen entweder an einem Menschen oder an einem Affen kennen; am besten an beiden; und sich dann der Muskelanatomie zuwenden.“ ^{[ 7 ]} Bis dahin galten Galen und seine Lehren als maßgebliche Autorität in der menschlichen Anatomie. Ironischerweise hatte Galen selbst betont, dass man eigene Beobachtungen machen und nicht die anderer verwenden solle, doch dieser Rat ging bei den zahlreichen Übersetzungen seines Werkes verloren. Als Vesalius diese Fehler aufdeckte, begannen andere Ärzte der damaligen Zeit, ihren eigenen Beobachtungen mehr zu vertrauen als denen Galens. Eine interessante Beobachtung einiger dieser Ärzte war das Vorhandensein homologer Strukturen in einer Vielzahl von Tieren, sogar beim Menschen. Diese Beobachtungen nutzte Darwin später bei der Entwicklung seiner Theorie der natürlichen Selektion . ^{[ 8 ]}

Edward Tyson gilt als Begründer der modernen vergleichenden Anatomie. Ihm wird die Erkenntnis zugeschrieben, dass Wale und Delfine tatsächlich Säugetiere sind. Außerdem kam er zu dem Schluss, dass Schimpansen aufgrund ihrer Arme eher mit Menschen als mit Affen verwandt sind. Marco Aurelio Severino verglich in seiner „Zootomia democritaea“ , einem der ersten Werke der vergleichenden Anatomie, ebenfalls verschiedene Tiere, darunter Vögel. Im 18. und 19. Jahrhundert revolutionierten bedeutende Anatomen wie George Cuvier , Richard Owen und Thomas Henry Huxley unser Verständnis des Körperbaus und der Systematik der Wirbeltiere und legten damit den Grundstein für Charles Darwins Evolutionstheorie . Ein Beispiel für einen vergleichenden Anatomen des 20. Jahrhunderts ist Victor Negus , der die Struktur und Evolution des Kehlkopfes erforschte. Bis zum Aufkommen genetischer Techniken wie der DNA-Sequenzierung waren die vergleichende Anatomie und die Embryologie die wichtigsten Instrumente zum Verständnis der Phylogenie , wie beispielsweise die Arbeiten von Alfred Romer belegen .

Zwei Hauptkonzepte der vergleichenden Anatomie sind:

1. Homologe Strukturen sind Strukturen (Körperteile/Anatomie), die bei verschiedenen Arten ähnlich sind, weil diese Arten eine gemeinsame Abstammung haben und sich in der Regel divergent von einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Sie können dieselbe Funktion erfüllen, müssen es aber nicht. Ein Beispiel ist die Vordergliedmaßenstruktur, die Katzen und Wale gemeinsam haben .
2. Analoge Strukturen sind Strukturen, die bei verschiedenen Organismen ähnlich sind, weil sie sich im Zuge konvergenter Evolution in einer ähnlichen Umgebung entwickelt haben , anstatt von einem gemeinsamen Vorfahren vererbt zu werden. Sie erfüllen in der Regel dieselben oder ähnliche Zwecke. Ein Beispiel ist die stromlinienförmige, torpedoförmige Körperform von Schweinswalen und Haien . Obwohl sie also von unterschiedlichen Vorfahren abstammen, entwickelten Schweinswale und Haie analoge Strukturen als Folge ihrer Evolution im selben aquatischen Lebensraum. Dies wird als Homoplasie bezeichnet . ^{[ 9 ]}

Die vergleichende Anatomie diente lange als Beweis für die Evolution , heute kommt ihr die vergleichende Genomik in dieser Rolle hinzu ; ^{[ 10 ]} sie zeigt an, dass Organismen einen gemeinsamen Vorfahren haben.

Sie hilft Wissenschaftlern auch bei der Klassifizierung von Organismen anhand ähnlicher Merkmale ihrer anatomischen Strukturen. Ein gängiges Beispiel für vergleichende Anatomie sind die ähnlichen Knochenstrukturen der Vordergliedmaßen von Katzen, Walen, Fledermäusen und Menschen. Alle diese Gliedmaßen bestehen aus denselben Grundbestandteilen, erfüllen aber völlig unterschiedliche Funktionen. Die Skelettteile, die eine zum Schwimmen genutzte Struktur wie eine Flosse bilden, wären nicht ideal für die Bildung eines Flügels, der besser zum Fliegen geeignet ist. Eine Erklärung für die ähnliche Zusammensetzung der Vordergliedmaßen ist die genetische Veranlagung mit Modifikation. Durch zufällige Mutationen und natürliche Selektion haben sich die anatomischen Strukturen jedes Organismus allmählich an seinen jeweiligen Lebensraum angepasst. ^{[ 11 ]} Die Regeln für die Entwicklung spezieller Merkmale, die sich deutlich von der allgemeinen Homologie unterscheiden, wurden von Karl Ernst von Baer als die nach ihm benannten Gesetze formuliert .