Čo je to homológia v biológii? (s príkladmi)



homológne je to štruktúra, orgán alebo proces u dvoch jedincov, ktoré sa dajú vystopovať až k spoločnému pôvodu. Korešpondencia nemusí byť identická, štruktúra môže byť modifikovaná v každej študovanej línii. Napríklad členovia stavovcov sú navzájom homológne, pretože štruktúra môže byť sledovaná späť k spoločnému predkovi tejto skupiny..

Základom komparatívnej biológie sú homológie. Môže sa študovať na rôznych úrovniach, vrátane molekúl, génov, buniek, orgánov, správania a tak ďalej. Preto je to kľúčová koncepcia v rôznych oblastiach biológie.

index

  • 1 Historická perspektíva
  • 2 Čo je homológia?
    • 2.1 Sériová homológia
    • 2.2 Molekulárne homológie
    • 2.3 Hlboká homológia
  • 3 Analógia a homoplázia
  • 4 Význam v evolúcii
  • 5 Referencie

Historická perspektíva

Homológia je koncepcia, ktorá bola spojená s klasifikáciou a štúdiom morfológií v celej histórii a jej korene sú v komparatívnej anatómii. Bol to už fenomén intuitívny mysliteľmi ako Aristoteles, ktorí poznali podobné štruktúry u rôznych zvierat.

Belon, v roku 1555, publikoval dielo predstavujúce sériu porovnania kostry vtákov a cicavcov.

Pre Geoffroy Saint-Hilaire existovali formy alebo zloženia v štruktúrach, ktoré sa mohli líšiť v organizmoch, ale vo vzťahu a v spojení so susednými štruktúrami existovala určitá stálosť. Avšak, Saint.Hilaire opísal tieto procesy ako analogické.

Hoci tento termín mal svojich predchodcov, historicky sa pripisuje zoológovi Richardovi Owenovi, ktorý ho definoval ako: "ten istý orgán u rôznych zvierat pod každou variáciou formy a funkcie".

Owen veril v nemennosť druhu, ale cítil, že korešpondencia medzi štruktúrami organizmov potrebuje vysvetlenie. Z pred Darwinovho a anti-evolucionistického hľadiska sa Owen zameral na "archetypy" - akýsi plán alebo plán, po ktorom nasledujú skupiny zvierat..

Čo je homológia?

Termín homológia je v súčasnosti definovaný ako dve štruktúry, procesy alebo charakteristiky, ktoré zdieľajú spoločného predka. To znamená, že štruktúra môže byť sledovaná v čase na rovnakú charakteristiku v spoločnom predkovi.

Sériová homológia

Sériová homológia je špeciálnym prípadom homológie, kde existuje podobnosť medzi po sebe idúcimi a opakovanými časťami v tom istom organizme (dva druhy alebo dvaja jedinci už nie sú porovnávaní).

Typickými príkladmi sériových homológií sú reťazec stavcov chrbtice, po sebe idúce vetvové oblúky a svalové segmenty, ktoré sú usporiadané v celom tele..

Molekulárne homológie

Na molekulárnej úrovni môžeme nájsť aj homológie. Najzrejmejšia je existencia spoločného genetického kódu pre všetky živé organizmy.

Neexistuje žiadny dôvod, aby určitá aminokyselina súvisela so špecifickým kodónom, pretože ide o ľubovoľnú voľbu - rovnako ako ľudský jazyk je ľubovoľný. Neexistuje žiadny dôvod, prečo by sa takto „kreslo“ malo nazývať, ale robíme to preto, že sme sa to naučili od niekoho, od nášho predka. To isté platí pre kód.

Najlogickejším dôvodom, prečo všetky organizmy zdieľajú genetický kód, je to, že spoločný predok týchto foriem používal rovnaký systém.

To isté sa deje s radom metabolických ciest prítomných v širokom spektre organizmov, ako je napríklad glykolýza.

Hlboká homológia

Príchod molekulárnej biológie a schopnosť sekvencovania umožnili príchod nového výrazu: hlboká homológia. Tieto zistenia nám umožnili dospieť k záveru, že aj keď sú dva organizmy odlišné v morfológii, môžu zdieľať genetický regulačný vzor.

Tak hlboká homológia prináša nový pohľad na morfologický vývoj. Termín bol prvýkrát použitý v článku vplyv prestížneho časopisu príroda s názvom: Fosílie, gény a vývoj zvieracích končatín.

Shubin et al., Autori článku ho definujú ako "existenciu genetických dráh zapojených do regulácie používanej na vytvorenie charakteristík u rôznych zvierat z hľadiska morfológie a fylogeneticky vzdialených". Inými slovami, hlboké homológie možno nájsť v analogických štruktúrach.

Gén Pax6 Má nenahraditeľnú úlohu pri vytváraní videnia v mäkkýšoch, hmyze a stavovcoch. Gény HOx, na druhej strane sú dôležité pre stavbu končatín u rýb a členov tetrapodov. Obaja sú príkladmi hlbokej homológie.

Analógia a homoplázia

Ak je potrebné študovať podobnosť medzi dvoma procesmi alebo štruktúrou, môže sa to uskutočniť z hľadiska funkcie a vzhľadu, a nie iba podľa kritéria spoločného predka..

Existujú teda dva súvisiace pojmy: analógia, ktorá opisuje vlastnosti s podobnými funkciami a môže alebo nemusí mať spoločného predka..

Na druhej strane homoplázia označuje štruktúry, ktoré sa jednoducho podobajú. Hoci tieto termíny vznikli v 19. storočí, získali popularitu s príchodom evolučných myšlienok.

Napríklad krídla motýľov a vtákov majú rovnakú funkciu: let. Môžeme teda konštatovať, že sú analogické, avšak ich pôvod nemôžeme vysledovať k predkovi, ktorý je spoločný s krídlami. Z tohto dôvodu nie sú homológnymi štruktúrami.

To isté platí pre krídla netopierov a vtákov. Avšak kosti, ktoré tvoria, ak sú navzájom homológne, pretože môžeme vysledovať spoločný pôvod týchto línií, ktoré zdieľajú kostný vzor horných končatín: humerus, kubický, polomer, falangy atď. Všimnite si, že tieto výrazy sa navzájom nevylučujú.

Homoplázia sa môže prejaviť v podobných štruktúrach, ako sú plutvy delfína a korytnačky.

Význam v evolúcii

Homológia je kľúčovým pojmom v evolučnej biológii, pretože len odráža
adekvátne spoločný pôvod organizmov.

Ak chceme zrekonštruovať fylogenézu, aby sme nadviazali vzťahy príbuznosti, pôvodu a zostupu dvoch druhov, a omylom používame charakteristiku, ktorá má len formu a funkciu, dospeli by sme k nesprávnym záverom.

Napríklad, ak chceme určiť vzťahy medzi netopiermi, vtákmi a delfínmi a omylom používame krídla ako homológny charakter, dospeli by sme k záveru, že netopiere a vtáky sú viac príbuzné ako netopier s delfínom..

A priori vieme, že tento vzťah nie je pravdivý, pretože vieme, že netopiere a delfíny sú cicavce a navzájom súvisia viac než každá skupina s vtákmi. Preto musíme použiť homológne znaky, ako napríklad mliečne žľazy, tri malé kosti stredného ucha, medzi inými.

referencie

  1. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homológia: hierarchický základ komparatívnej biológie. Akademická tlač.
  2. Kardong, K. V. (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, evolúcia. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, L.E. (2012). Koncepcia homológie ako základu pre hodnotenie vývojových mechanizmov: skúmanie selektívnej pozornosti naprieč životom. Vývojová psychobiológia, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., a Van Loon, B. (2011). DNA: Grafický sprievodca molekulou, ktorá triasla svetom. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, hlboká homológia a FoxP2: dôsledky pre vývoj reči a jazyka. Filozofické transakcie Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Séria B, Biologické vedy, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosílie, gény a vývoj zvieracích končatín. príroda, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Hlboká homológia a pôvod evolučnej novosti. príroda, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evolúcia: základ biológie. Južný projekt.