HVAD ER EN HOMOLOGI INDEN FOR BIOLOGI? (MED EKSEMPLER) - BIOLOGI - 2025

En homologi er en struktur, organ eller proces hos to individer, der kan spores tilbage til en fælles oprindelse. Korrespondensen behøver ikke at være identisk, strukturen kan modificeres i hver undersøgt afstamning. F.eks. Er medlemmer af hvirveldyr homologe med hinanden, da strukturen kan spores tilbage til den fælles stamfar til denne gruppe.

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

Kilde: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); oversættelse af Angelito7, via Wikimedia Commons

Historisk perspektiv

Homologi er et koncept, der er blevet knyttet til klassificering og undersøgelse af morfologier gennem historien, og dens rødder findes i sammenlignende anatomi. Det var allerede et fænomen, der blev intuiseret af tænkere som Aristoteles, der var bekendt med lignende strukturer i forskellige dyr.

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

For Geoffroy Saint-Hilaire var der former eller sammensætning i strukturer, der kunne afvige i organismer, men der var stadig en vis konstance i forholdet og forbindelsen til tilstødende strukturer. Saint-Hilaire beskrev imidlertid disse processer som analoge.

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

Owen troede på artenes uforanderlighed, men mente, at korrespondance mellem organismernes strukturer krævede en forklaring. Fra et før-darwinistisk og anti-evolutionært synspunkt fokuserede Owen sit koncept på "arkæotyper" - en slags plan eller plan, som dyregrupper fulgte.

Hvad er homologi?

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

Seriel homologi

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

Typiske eksempler på serielle homologier er rygsøjlen i rygsøjlen, de på hinanden følgende grenbuer og muskelsegmenterne, der løber langs kroppen.

Molekylære homologier

På molekylært niveau kan vi også finde homologier. Det mest indlysende er eksistensen af ​​en fælles genetisk kode for alle levende organismer.

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

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

Det samme er tilfældet med et antal metabolske veje til stede i en lang række organismer, f.eks. Glykolyse.

Dyb homologi

Fremkomsten af ​​molekylærbiologi og evnen til sekvens gav plads for ankomsten af ​​et nyt udtryk: dyb homologi. Disse opdagelser gjorde det muligt for os at konkludere, at selv om to organismer er forskellige med hensyn til deres morfologi, kan de dele et mønster af genetisk regulering.

Således bringer dyb homologi et nyt perspektiv på den morfologiske udvikling. Udtrykket blev brugt for første gang i en indflydelsesrig artikel i det prestigefyldte tidsskrift Nature med titlen: Fossiler, gener og udviklingen af ​​dyre lemmer.

Shubin et al., Forfattere af artiklen definerer den som "eksistensen af ​​genetiske veje involveret i regulering, der bruges til at konstruere karakteristika hos dyr, der er forskellige i form af morfologi og filogenetisk fjernt". Med andre ord kan der findes dybe homologier i analoge strukturer.

Pax6-genet spiller en uundværlig rolle i frembringelsen af ​​syn hos bløddyr, insekter og hvirveldyr. Hox-gener er på den anden side vigtige for lemkonstruktion i fisk og tetrapod-lemmer. Begge er eksempler på dybe homologier.

Kilde: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE., via Wikimedia Commons

Kilde: PhiLiP, via Wikimedia Commons

Analogi og homoplasi

Når du vil undersøge ligheden mellem to processer eller struktur, kan det gøres med hensyn til funktion og udseende og ikke kun efter kriteriet for fælles stamfar.

Der er således to relaterede udtryk: analogien, der beskriver egenskaber med lignende funktioner og muligvis ikke har en fælles forfader.

På den anden side henviser homoplasia til strukturer, der simpelthen ser ens ud. Selvom disse udtryk stammer fra det 19. århundrede, fik de popularitet med fremkomsten af ​​evolutionære ideer.

For eksempel har vingerne i sommerfugle og fugle den samme funktion: flyvning. Således kan vi konkludere, at de er analoge, men vi kan ikke spore deres oprindelse til en fælles stamfar med vinger. Af denne grund er de ikke homologe strukturer.

Det samme gælder vingerne til flagermus og fugle. De knogler, der udgør, hvis de er homologe med hinanden, fordi vi kan spore en fælles oprindelse af disse linjer, der deler mønsteret af knogler i de øvre lemmer: humerus, kubik, radius, falanger osv. Bemærk, at betingelserne ikke er gensidigt eksklusive.

Homoplasia kan afspejles i lignende strukturer, såsom en delfins finner og strukturen i en skildpadde.

Kilde: John Romanes (1848-1894), via Wikimedia Commons

Betydningen i evolutionen

Homologi er et nøglebegreb i evolutionær biologi, da det kun reflekterer

tilstrækkeligt den fælles stamtavle med organismer.

Hvis vi ønsker at rekonstruere en fylogeni for at etablere slektskab, forfædre og afstamningssammenhæng mellem to arter, og ved en fejltagelse bruger vi en egenskab, der kun deler form og funktion, ville vi nå frem til forkerte konklusioner.

Hvis vi for eksempel vil bestemme forholdet mellem flagermus, fugle og delfiner og fejlagtigt bruger vingerne som en homolog karakter, ville vi konkludere, at flagermus og fugle er mere relaterede til hinanden end flagermus til delfinen.

Vi ved først og fremmest, at dette forhold ikke er sandt, fordi vi ved, at flagermus og delfiner er pattedyr og er mere beslægtede med hinanden end hver gruppe med fugle. Derfor skal vi bruge homologe karakterer, såsom mælkekirtler, de tre små knogler i mellemøret, blandt andre.

Referencer

1. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grundlag for sammenlignende biologi. Academic Press.
2. Kardong, KV (2006). Virveldyr: komparativ anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Begrebet homologi som grundlag for evaluering af udviklingsmekanismer: udforskning af selektiv opmærksomhed på tværs af levetiden. Udviklingspsykobiologi, 55 (1), 76-83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: En grafisk guide til molekylet, 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 fra Royal Society of London. Serie B, Biologiske videnskaber, 366 (1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossiler, gener og udviklingen af ​​dyre lemmer. Nature, 388 (6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Dyb homologi og oprindelsen af ​​evolutionær nyhed. Nature, 457 (7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evolution: grundlaget for biologi. Sydprojekt.