Що таке гомологія в біології? (з прикладами)



Перший гомології це структура, орган або процес у двох осіб, які можна простежити до спільного походження. Відповідність не повинна бути ідентичною, структуру можна модифікувати в кожному досліджуваному рядку. Наприклад, члени хребетних є гомологічними один одному, оскільки структуру можна простежити до спільного предка цієї групи.

Гомології є основою порівняльної біології. Його можна вивчати на різних рівнях, включаючи молекули, гени, клітини, органи, поведінку і так далі. Тому це важлива концепція в різних областях біології.

Індекс

  • 1 Історична перспектива
  • 2 Що таке гомологія?
    • 2.1 Послідовна гомологія
    • 2.2 Молекулярні гомології
    • 2.3 Глибока гомологія
  • 3 Аналогія і гомоплазія
  • 4 Важливість еволюції
  • 5 Посилання

Історична перспектива

Гомологія - це концепція, яка була пов'язана з класифікацією та вивченням морфології протягом всієї історії, а її коріння - у порівняльній анатомії. Це було вже явище, інтуїтивне мислителями, як Аристотель, які були знайомі з подібними структурами у різних тварин.

Белон, в 1555 році, опублікував роботу, що представляє серію порівнянь між скелетами птахів і ссавців.

Для Джеффруа Сен-Ілера існували форми або композиції в структурах, які могли б відрізнятися в організмах, але ще існувала певна сталість у відносинах і в зв'язку з сусідніми структурами. Тим не менш, Св.Ілаєр описав ці процеси як аналогічні.

Хоча цей термін мав своїх попередників, історично він приписувався зоологу Річарду Оуену, який визначив його як: "той самий орган у різних тварин під кожним варіантом форми і функції".

Оуен вірив у незмінність виду, але вважав, що відповідність між структурами організмів потребує пояснення. З додарвіністської і антиеволюційної точки зору Оуен зосередив свою концепцію на "архетипах" - своєрідній схемі або плані, за якою слідують групи тварин..

Що таке гомологія?

В даний час термін гомологія визначається як дві структури, процеси або характеристики, які поділяють спільний предок. Тобто структуру можна відстежувати в часі до однієї і тієї ж характеристики в спільному предку.

Послідовна гомологія

Послідовна гомологія є особливим випадком гомології, де є подібність між послідовними і повторюваними частинами в одному і тому ж організмі (два види або дві особи більше не порівнюються).

Типовими прикладами послідовних гомологій є ланцюг хребців хребців, послідовні гілкові дуги і сегменти м'язів, розташовані по всьому тілу.

Молекулярні гомології

На молекулярному рівні ми також можемо знайти гомології. Найбільш очевидним є існування загального генетичного коду для всіх живих організмів.

Немає причин для того, щоб певна амінокислота була пов'язана з певним кодоном, оскільки це довільний вибір - так само, як людська мова довільна. Немає жодних причин, чому "крісло" слід називати так, але ми робимо це, тому що ми дізналися це від когось, нашого предка. Те ж саме стосується і коду.

Найбільш логічною причиною, чому всі організми поділяють генетичний код, є те, що спільний предок цих форм використовував одну і ту ж систему.

Те ж саме відбувається з рядом метаболічних шляхів, присутніх у широкому діапазоні організмів, наприклад, гліколізу.

Глибока гомологія

Прихід молекулярної біології і здатність до послідовності поступилися місцем приходу нового терміна: глибокої гомології. Ці висновки дозволили зробити висновок, що хоча два організми відрізняються за своєю морфологією, вони можуть поділяти генетичну схему регулювання.

Таким чином, глибока гомологія приносить нову перспективу до морфологічної еволюції. Термін вперше був використаний в статті впливу престижного журналу Природа з назвою: Скам'янілості, гени і еволюція кінцівок тварин.

Шубін et al., Автори статті визначають її як «існування генетичних шляхів, залучених до регулювання, що використовуються для побудови характеристик у різних тварин у термінах морфології та філогенетично віддалених». Іншими словами, глибокі гомології можна знайти в аналогічних структурах.

Ген Pax6 Вона має незамінну роль у формуванні зору у молюсків, комах та хребетних. Гени Hox, з іншого боку, вони важливі для побудови кінцівок у риб і членів тетрапод. Обидва приклади глибоких гомологій.

Аналогія і гомоплазія

Коли бажано вивчити подібність між двома процесами або структурою, це може бути зроблено з точки зору функцій і зовнішнього вигляду, а не тільки слідуючи критерію спільного предка..

Таким чином, існують два споріднені терміни: аналогія, що описує характеристики з подібними функціями і може мати або не мати спільного предка.

З іншого боку, гомоплазія відноситься до структур, які просто нагадують один одного. Хоча ці терміни виникли в 19 столітті, вони набули популярності з появою еволюційних ідей.

Наприклад, крила метеликів і птахів мають однакову функцію: політ. Таким чином, можна зробити висновок, що вони аналогічні, однак ми не можемо простежити їх походження до предка спільно з крилами. З цієї причини вони не є гомологічними структурами.

Те ж саме стосується крил кажанів і птахів. Однак, кістки, які складають, якщо вони гомологічні один одному, тому що ми можемо простежити загальне походження цих ліній, які поділяють кістковий малюнок верхніх кінцівок: плечової кістки, кубічної, радіус, фаланги і т.д. Зауважте, що терміни не є взаємовиключними.

Гомоплазія може бути відображена в подібних структурах, таких як плавці дельфіна і черепашки.

Значення в еволюції

Гомологія є ключовим поняттям еволюційної біології, оскільки тільки вона відображає
адекватно спільне походження організмів.

Якщо ми хочемо реконструювати філогенез, щоб встановити відносини спорідненості, походження і походження двох видів, і помилково використовувати характеристику, яка лише поділяє форму і функцію, ми б прийшли до помилкових висновків..

Наприклад, якщо ми хочемо визначити взаємозв'язок між кажанами, птахами та дельфінами, і ми помилково використовуємо крила як гомологічний характер, ми могли б дійти висновку, що кажани і птахи більш пов'язані з бітами з дельфінами..

Априорі ми знаємо, що цей зв'язок не відповідає дійсності, тому що ми знаємо, що кажани і дельфіни є ссавцями і більше пов'язані один з одним, ніж кожна група з птахами. Тому ми повинні використовувати гомологічні ознаки, такі як молочні залози, три маленькі кістки середнього вуха, серед інших.

Список літератури

  1. Hall, B. K. (ред.). (2012). Гомологія: Ієрархічна основа порівняльної біології. Academic Press.
  2. Kardong, K. V. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, L. E. (2012). Концепція гомології як основа для оцінки механізмів розвитку: вивчення вибіркової уваги протягом всього періоду життя. Розвиваюча психобіологія, 55(1), 76-83.
  4. Розенфілд, І., Зіф, Е., і Ван Лоон, Б. (2011). ДНК: графічне керівництво до молекули, яка потрясла світ. Преса Колумбійського університету.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Ево-дево, глибока гомологія і FoxP2: наслідки для еволюції мови та мови. Філософські операції Королівського товариства Лондона. Серія B, Біологічні науки, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Скам'янілості, гени і еволюція кінцівок тварин. Природа, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Глибока гомологія і витоки еволюційної новизни. Природа, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Еволюція: основа біології. Південний проект.