Hvad er en homologi i biologi? (med eksempler)



en homologi Det er en struktur, et organ eller en proces i to personer, der kan spores tilbage til en fælles oprindelse. Korrespondancen behøver ikke at være identisk, strukturen kan ændres i hver undersøgt linje. For eksempel medlemmer af hvirveldyr er homologe med hinanden, da strukturen kan spores til den fælles forfader til denne gruppe.

Homologier udgør grundlaget for komparativ biologi. Det kan studeres på forskellige niveauer, herunder molekyler, gener, celler, organer, adfærd og så videre. Derfor er det et afgørende begreb inden for forskellige områder af biologi.

indeks

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Hvad er homologi?
    • 2.1 Seriel homologi
    • 2.2 Molekylhomologier
    • 2.3 Deep homology
  • 3 Analogi og homoplasi
  • 4 Betydning i evolution
  • 5 referencer

Historisk perspektiv

Homologi er et koncept, der har været knyttet til klassificering og undersøgelse af morfologier gennem historien og dets rødder er i komparativ anatomi. Det var allerede et fænomen intuiteret af tænkere som Aristoteles, der var bekendt med lignende strukturer i forskellige dyr.

Belon offentliggjorde i år 1555 et værk, der repræsenterer en række sammenligninger mellem skeletene af fugle og pattedyr.

For Geoffroy Saint-Hilaire var der former eller sammensætninger i strukturer, som kunne afvige i organismerne, men der var stadig en vis konstans i forholdet og i forbindelse med tilstødende strukturer. Men Saint.Hilaire beskrev disse processer som analoge.

Selvom udtrykket havde sine forgængere, er det historisk henført til zoologen Richard Owen, som definerede det som: "det samme organ i forskellige dyr under hver variation af form og funktion".

Owen troede på artens uforanderlighed, men han følte, at korrespondancen mellem organismerne havde en forklaring. Fra et pre-darwinistisk og anti-evolutionistisk synspunkt fokuserede Owen på konceptet "arketyper" - en slags ordning eller plan efterfulgt af dyregrupper.

Hvad er homologi?

I øjeblikket defineres begrebet homologi som to strukturer, processer eller karakteristika, der deler en forfader til fælles. Det vil sige, at strukturen kan spores i tid til samme karakteristika i den fælles forfader.

Seriel homologi

Seriel homologi er et specielt tilfælde af homologi, hvor der er lighed mellem successive og gentagne dele i samme organisme (to arter eller to individer sammenlignes ikke længere).

Typiske eksempler på serielle homologier er hvirvelkolens hvirvelkæde, på hinanden følgende grenbuer og muskelsegmenter, der er anbragt i hele kroppen.

Molekylhomologier

På molekylær niveau kan vi også finde homologier. Det mest oplagte er forekomsten af ​​en fælles genetisk kode for alle levende organismer.

Der er ingen grund til, at en bestemt aminosyre er relateret til et bestemt codon, da det er et vilkårlig valg - ligesom det menneskelige sprog er vilkårlig. Der er ingen grund til, at "stol" skal kaldes sådan, men vi gør det, fordi vi lærte det fra nogen, vores forfader. Det samme gælder for koden.

Den mest logiske grund til, at alle organismer deler den genetiske kode, er fordi den fælles forfader for disse former anvendte det samme system.

Det samme sker med en række metaboliske veje til stede i en bred vifte af organismer, såsom glykolyse, for eksempel.

Dyb homologi

Ankomsten af ​​molekylærbiologi og evnen til at sekvens gav anledning til ankomsten af ​​et nyt udtryk: dyb homologi. Disse fund tillod os at konkludere, at selv om to organismer er forskellige i deres morfologi, kan de dele et genetisk reguleringsmønster.

Således giver dyb homologi et nyt perspektiv på morfologisk udvikling. Udtrykket blev brugt for første gang i en artikel indflydelse af det prestigefyldte blad natur med titlen: Fossiler, gener og udviklingen af ​​dyreorganer.

Shubin et al., Artiklens forfattere definerer det som "eksistensen af ​​genetiske veje involveret i reguleringen anvendt til at konstruere karakteristika i ulige dyr med hensyn til morfologi og fylogenetisk fjernt". Med andre ord kan dybe homologier findes i analoge strukturer.

Genet Pax6 Det har en uundværlig rolle i frembringelsen af ​​synet hos bløddyr, insekter og hvirveldyr. Generne Hox, På den anden side er de vigtige for opførelsen af ​​lemmer i fisk og i medlemmerne af tetrapodene. Begge er eksempler på dybe homologier.

Analogi og homoplasi

Når man ønsker at studere ligheden mellem to processer eller struktur, kan det gøres med hensyn til funktion og udseende og ikke kun efter kriteriet om forfader til fælles.

Således er der to beslægtede udtryk: analogien der beskriver karakteristika med lignende funktioner og måske eller måske ikke har en forfader til fælles.

På den anden side refererer homoplasi til strukturer, der simpelthen ligner hinanden. Selvom disse udtryk stammer fra det 19. århundrede, blev de populære med fremkomsten af ​​evolutionære ideer.

F.eks. Har sommerfugle og fugles vinger samme funktion: flyvning. Således kan vi konkludere, at de er analoge, men vi kan ikke spore deres oprindelse til en forfader til fælles med vinger. Af denne grund er de ikke homologe strukturer.

Det samme gælder for vinger af flagermus og fugle. Dog de knogler, der udgør, hvis de er homologe med hinanden, fordi vi kan spore en fælles oprindelse af disse linjer, der deler benmønsteret i de øvre lemmer: humerus, kubik, radius, phalanges mv. Bemærk at vilkårene ikke udelukker hinanden.

Homoplasi kan afspejles i lignende strukturer, såsom en delfins og en skildpaddes finner.

Vigtigheden i evolutionen

Homologi er et nøglekoncept i evolutionærbiologi, da det kun afspejler
tilstrækkeligt den fælles forfægtelse af organismer.

Hvis vi ønsker at rekonstruere en fylogeni for at etablere forholdet mellem slægtskab, forfædre og nedstigning af to arter og ved en fejl anvende en egenskab, der kun deler form og funktion, ville vi nå frem til forkerte konklusioner.

For eksempel, hvis vi vil bestemme forholdet mellem flagermus, fugle og delfiner, og vi fejlagtigt bruger vingerne som en homolog karakter, vil vi nå frem til den konklusion, at flagermus og fugle er mere beslægtede end flagermus med delfinen.

A priori vi ved, at dette forhold ikke er sandt, fordi vi ved, at flagermus og delfiner er pattedyr og er mere relaterede til hinanden end hver gruppe med fugle. Derfor skal vi bruge homologe karakterer, såsom brystkirtlerne, de tre små knogler i mellemøret blandt andre.

referencer

  1. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grundlag for komparativ biologi. Academic Press.
  2. Kardong, K. V. (2006). Vertebrater: komparativ anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, L. E. (2012). Begrebet homologi som grundlag for evaluering af udviklingsmekanismer: udforskning af selektiv opmærksomhed over hele levetiden. Udviklingspsykobiologi, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: En grafisk vejledning til molekylen, der rystede verden. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, dyb homologi og FoxP2: implikationer for udviklingen af ​​tale og sprog. Filosofiske transaktioner af Royal Society of London. Serie B, Biovidenskab, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossiler, gener og udviklingen af ​​dyreorganer. natur, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C. & Carroll, S. (2009). Dyb homologi og oprindelsen af ​​evolutionær nyhed. natur, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evolution: grundlaget for biologi. South Project.