Vad är en homologi i biologi? (med exempel)



en homologi Det är en struktur, organ eller process i två individer som kan spåras tillbaka till ett gemensamt ursprung. Korrespondensen behöver inte vara identisk, strukturen kan modifieras i varje undersökt linje. Till exempel är medlemmar av ryggradsdjur homologa med varandra, eftersom strukturen kan spåras tillbaka till den gemensamma förfäderna i denna grupp.

Homologier utgör grunden för jämförande biologi. Det kan studeras på olika nivåer, inklusive molekyler, gener, celler, organ, beteende och så vidare. Därför är det ett viktigt begrepp inom olika områden av biologi.

index

  • 1 Historiskt perspektiv
  • 2 Vad är homologi?
    • 2,1 seriell homologi
    • 2,2 Molecular homologies
    • 2.3 Djup homologi
  • 3 Analogi och homoplasi
  • 4 Betydelse i evolutionen
  • 5 referenser

Historiskt perspektiv

Homologi är ett koncept som har kopplats till klassificering och studie av morfologier genom historien och dess rötter är i jämförande anatomi. Det var redan ett fenomen som tänktes av tänkare som Aristoteles, som kände till liknande strukturer i olika djur.

Belon, år 1555, publicerade ett arbete som representerar en serie jämförelser mellan skelett av fåglar och däggdjur.

För Geoffroy Saint-Hilaire fanns det former eller kompositioner i strukturerna som kunde skilja sig åt i organismerna, men det fanns fortfarande en viss beständighet i förhållandet och i samband med angränsande strukturer. Men Saint.Hilaire beskrev dessa processer som analoga.

Även om termen hade sina föregångare, är det historiskt hänförligt till zoologen Richard Owen, som definierade det som: "samma organ i olika djur under varje variation av form och funktion".

Owen trodde på artens oförmåga, men han ansåg att korrespondensen mellan organismernas strukturer behövde en förklaring. Från en pre-darwinistisk och anti-evolutionistisk synpunkt fokuserade Owen sitt begrepp på "arketyper" - en slags plan eller plan följd av djurgrupper.

Vad är homologi?

För närvarande definieras termen homologi som två strukturer, processer eller egenskaper som delar en förfader gemensamt. Det vill säga att strukturen kan spåras i tid till samma karaktäristik i den gemensamma förfader.

Seriell homologi

Seriell homologi är ett speciellt fall av homologi där det finns likhet mellan successiva och upprepade delar i samma organism (två arter eller två individer jämförs inte längre).

Typiska exempel på seriella homologier är ryggkottsryggkedjan i ryggraden, på varandra följande grenar och muskelsegment som är anordnade i hela kroppen.

Molekylhomologier

På molekylär nivå kan vi också hitta homologier. Det mest uppenbara är förekomsten av en gemensam genetisk kod för alla levande organismer.

Det finns ingen anledning att en viss aminosyra är relaterad till ett specifikt kodon, eftersom det är ett godtyckligt val - på samma sätt som mänskligt språk är godtyckligt. Det finns ingen anledning till att "stol" ska kallas så, men vi gör det för att vi lärde oss det från någon, vår förfader. Detsamma gäller koden.

Den mest logiska anledningen till att alla organismer delar den genetiska koden är att den gemensamma förfaderen till dessa former använde samma system.

Detsamma händer med en rad metaboliska vägar som finns i ett brett spektrum av organismer, såsom glykolys, till exempel.

Djup homologi

Ankomsten av molekylärbiologi och förmågan att sekvenser gav väg till ankomsten av en ny term: djup homologi. Dessa resultat fick oss att dra slutsatsen att även om två organismer skiljer sig åt i deras morfologi kan de dela ett genetiskt reglermönster.

Således ger djup homologi ett nytt perspektiv på morfologisk utveckling. Termen användes för första gången i en artikelinverkan av den prestigefyllda tidningen Nature med titeln: Fossiler, gener och utvecklingen av djurarmer.

Shubin et al., Artikelns författare definierar det som "förekomsten av genetiska vägar involverade i reglering som används för att konstruera egenskaper hos olika djur när det gäller morfologi och fylogenetiskt avlägsen". Med andra ord kan djupa homologer hittas i analoga strukturer.

Genen Pax6 Det har en oumbärlig roll vid bildbildning i mollusker, insekter och ryggradsdjur. Generna Hox, å andra sidan är de viktiga för uppbyggnaden av lemmar i fisk och i tetrapodens medlemmar. Båda är exempel på djupa homologier.

Analogi och homoplasi

När det är önskvärt att studera likheten mellan två processer eller strukturer, kan det göras vad gäller funktion och utseende, och inte bara följa kriteriet av förfader gemensamt.

Således finns det två relaterade termer: analogi som beskriver egenskaper med liknande funktioner och kan eller kanske inte ha en förfader gemensamt.

Å andra sidan refererar homoplasi till strukturer som helt enkelt liknar varandra. Även om dessa termer härrörde från 1800-talet, blev de populära med tillkomsten av evolutionära idéer.

Till exempel har vingarna av fjärilar och fåglar samma funktion: flygning. Således kan vi dra slutsatsen att de är analoga, men vi kan inte spåra deras ursprung till en förfader som är gemensam med vingar. Av denna anledning är de inte homologa strukturer.

Detsamma gäller för fladdermöss och fåglar. Men benen som utgör om de är homologa med varandra, eftersom vi kan spåra ett gemensamt ursprung för dessa linjer som delar mönstret av ben i övre extremiteten: överarmsben, kubisk, radio, falanger, etc. Observera att villkoren inte är ömsesidigt exklusiva.

Homoplasi kan återspeglas i liknande strukturer, som fenomen på en delfin och en sköldpadda.

Betydelse i evolutionen

Homologi är ett nyckelbegrepp i evolutionärbiologi, eftersom det bara återspeglar
tillfredsställande organismernas gemensamma anamnes.

Om vi ​​vill rekonstruera en fylogeni för att etablera relationerna mellan släktskap, anor och nedstigning av två arter och i misstag använda en egenskap som endast delar form och funktion, skulle vi komma fram till felaktiga slutsatser.

Till exempel, om vi bestämmer förhållandet mellan fladdermöss, fåglar och delfiner och felaktigt använda vingarna som en motsvarighet karaktär, skulle vi dra slutsatsen att fladdermöss och fåglar är mer sammanhängande, bat med delfiner.

A priori Vi vet att detta förhållande inte är sant, för vi vet att fladdermöss och delfiner är däggdjur och är mer relaterade till varandra än varje grupp med fåglar. Därför måste vi använda homologa karaktärer, såsom bröstkörtlarna, de tre små benen i mellanöret, bland andra.

referenser

  1. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homologi: Den hierarkiska grunden för jämförande biologi. Academic Press.
  2. Kardong, K. V. (2006). Ryggradsdjur: jämförande anatomi, funktion, utveckling. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, L.E. (2012). Begreppet homologi som grund för utvärdering av utvecklingsmekanismer: utforska selektiv uppmärksamhet över hela livslängden. Utvecklingspsykologi, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: En grafisk guide till molekylen som skakade världen. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, deep homology och FoxP2: implikationer för utvecklingen av tal och språk. Filosofiska transaktioner av Royal Society of London. Serie B, Biovetenskap, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossiler, gener och utvecklingen av djurarmer. Nature, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Djup homologi och ursprunget till evolutionär nyhet. Nature, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evolution: grunden för biologi. South Project.