Kaj je homologija v biologiji? (s primeri)



Ena homologijo gre za strukturo, organ ali proces pri dveh posameznikih, ki se lahko izsledi do skupnega izvora. Korespondenca ni nujno identična, struktura se lahko spremeni v vsaki proučevani vrsti. Na primer, člani vretenčarjev so homologni drug drugemu, ker je strukturo mogoče zaslediti nazaj do skupnega prednika te skupine..

Homologije so osnova za primerjalno biologijo. Lahko se ga preučuje na različnih ravneh, vključno z molekulami, geni, celicami, organi, obnašanjem in tako naprej. Zato je ključni koncept na različnih področjih biologije.

Indeks

  • 1 Zgodovinska perspektiva
  • 2 Kaj je homologija?
    • 2.1 Serijska homologija
    • 2.2 Molekularne homologije
    • 2.3 Globalna homologija
  • 3 Analogija in homoplazija
  • 4 Pomen razvoja
  • 5 Reference

Zgodovinska perspektiva

Homologija je koncept, ki je povezan s klasifikacijo in študijo morfologije skozi zgodovino in njeni koreni so v primerjalni anatomiji. To je bil že pojav, ki so ga intuitirali misleci, kot je Aristotel, ki so poznali podobne strukture pri različnih živalih.

Belon je leta 1555 objavil delo, ki predstavlja serijo primerjav med okostji ptic in sesalcev..

Za Geoffroy Saint-Hilaire so obstajale oblike ali sestava v strukturah, ki bi se lahko razlikovale v organizmih, vendar je še vedno obstajala določena stalnost v odnosu in v povezavi s sosednjimi strukturami. Vendar je Saint.Hilaire te procese opisal kot analogne.

Čeprav je ta izraz imel svoje predhodnike, se zgodovinsko pripisuje zoologu Richardu Owenu, ki ga je opredelil kot: "isti organ pri različnih živalih pod vsako spremembo oblike in funkcije".

Owen je verjel v nespremenljivost vrste, vendar je menil, da je treba ustreznost med strukturami organizmov pojasniti. S predarvinskega in anti-evolucionističnega vidika je Owen svoj koncept osredotočil na "arhetipi" - neke vrste shemo ali načrt, ki mu sledijo skupine živali..

Kaj je homologija?

Trenutno je izraz homologija definiran kot dve strukturi, procesi ali značilnosti, ki imajo skupnega prednika. To pomeni, da je strukturo mogoče spremljati v času do iste značilnosti v skupnem predniku.

Serijska homologija

Serijska homologija je poseben primer homologije, kjer obstaja podobnost med zaporednimi in ponovljenimi deli v istem organizmu (dve vrsti ali dve osebi nista več v primerjavi).

Tipični primeri serijskih homologij so verižna vretenca vretenčnih kolon, zaporedne vejne loke in mišični segmenti, ki so razporejeni po celem telesu..

Molekularne homologije

Na molekularni ravni lahko najdemo tudi homologije. Najbolj očitno je obstoj skupnega genetskega koda za vse žive organizme.

Ni razloga, da bi bila določena aminokislina povezana z določenim kodonom, saj je arbitrarna izbira - na enak način, kot je človeški jezik poljuben. Nobenega razloga ni, zakaj bi morali tako imenovati "stol", ampak to počnemo, ker smo se naučili od nekoga, našega prednika. Enako velja za kodo.

Najbolj logičen razlog, da vsi organizmi delijo genetsko kodo, je ta, da je skupni prednik teh oblik uporabljal isti sistem.

Enako se dogaja z vrsto presnovnih poti, ki so prisotne v številnih organizmih, kot je npr. Glikoliza.

Globoka homologija

S prihodom molekularne biologije in zmožnostjo zaporedja je prišlo do novega izraza: globoka homologija. S temi ugotovitvami smo lahko sklepali, da čeprav sta dva organizma po svoji morfologiji različna, lahko delita vzorec genetske regulacije.

Tako globoka homologija prinaša novo perspektivo morfološki evoluciji. Izraz je bil prvič uporabljen v vplivu članka prestižne revije Narava z naslovom: Fosili, geni in razvoj udov živali.

Shubin et al., Avtorji prispevka jo opredeljujejo kot "obstoj genetskih poti, ki so vključene v regulacijo, uporabljeno za konstruiranje značilnosti pri različnih živalih v smislu morfologije in filogenetsko oddaljenih". Z drugimi besedami, globoke homologije lahko najdemo v analognih strukturah.

Gen Pax6 Ima nepogrešljivo vlogo pri ustvarjanju vida v mehkužcih, žuželkah in vretenčarjih. Geni Hox, po drugi strani pa so pomembni za izgradnjo okončin pri ribah in članih tetrapodov. Oba sta primera globokih homologij.

Analogija in homoplazija

Kadar se želi preučiti podobnost med dvema procesoma ali strukturo, je to mogoče storiti v smislu funkcije in videza, ne le po merilu skupnega prednika..

Obstajata torej dva povezana pojma: analogija, ki opisuje značilnosti s podobnimi funkcijami in ima ali ne sme imeti skupnega prednika.

Po drugi strani pa se homoplazija nanaša na strukture, ki so si podobne. Čeprav so ti izrazi nastali v 19. stoletju, so pridobili popularnost s prihodom evolucijskih idej.

Na primer, krila metuljev in ptic imajo enako funkcijo: letenje. Tako lahko sklepamo, da so analogni, vendar ne moremo izslediti njihovega izvora do skupnega prednika s krili. Zato niso homologne strukture.

Enako velja za krila netopirjev in ptic. Vendar kosti, ki predstavljajo, če so homologne druga drugi, zato, ker lahko sledimo skupnemu izvoru teh rodov, ki delijo kostni vzorec zgornjih okončin: nadlahtnica, kubik, radij, falange itd Upoštevajte, da se pogoji ne izključujejo.

Homoplazija se lahko odraža v podobnih strukturah, kot so plavuti delfina in želve.

Pomen evolucije

Homologija je ključni pojem v evolucijski biologiji, saj le to odraža
ustrezno skupnim prednikom organizmov.

Če želimo rekonstruirati filogenijo, da bi vzpostavili odnose sorodstva, prednikov in spustov dveh vrst, in po pomoti uporabili značilnost, ki samo deli obliko in funkcijo, bi prišli do napačnih zaključkov..

Na primer, če želimo določiti razmerja med netopirji, pticami in delfini in pomotoma uporabimo krila kot homologen značaj, bi lahko ugotovili, da so netopirji in ptice bolj povezani kot bat z delfini..

A priori vemo, da to razmerje ni resnično, saj vemo, da so netopirji in delfini sesalci in so bolj povezani drug z drugim kot vsaka skupina s pticami. Zato moramo uporabiti homologne znake, kot so mlečne žleze, tri majhne kosti srednjega ušesa, med drugim.

Reference

  1. Hall, B.K. (ur.). (2012). Homologija: hierarhična osnova primerjalne biologije. Academic Press.
  2. Kardong, K. V. (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., in Bahrick, L. E. (2012). Koncept homologije kot osnova za vrednotenje razvojnih mehanizmov: raziskovanje selektivne pozornosti skozi življenjsko dobo. Razvojna psihobiologija, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., in Van Loon, B. (2011). DNA: grafični vodnik po molekuli, ki je pretresla svet. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, globoka homologija in FoxP2: posledice za razvoj govora in jezika. Filozofske transakcije Kraljeve družbe v Londonu. Serija B, Biološke znanosti, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosili, geni in razvoj udov živali. Narava, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Globoka homologija in izvor evolucijske novosti. Narava, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evolucija: osnova biologije. Projekt South.