Mikä on homologia biologiassa? (esimerkkien kanssa)



homologia se on rakenne, elin tai prosessi kahdessa yksilössä, jotka voidaan jäljittää yhteiseen alkuperään. Kirjeenvaihdon ei tarvitse olla identtinen, rakennetta voidaan muokata kussakin tutkitussa linjassa. Esimerkiksi selkärankaisten jäsenet ovat homologisia toistensa kanssa, koska rakenne voidaan jäljittää tämän ryhmän yhteiseen esi-isään.

Homologiat ovat vertailevan biologian perusta. Sitä voidaan tutkia eri tasoilla, mukaan lukien molekyylit, geenit, solut, elimet, käyttäytyminen ja niin edelleen. Siksi se on ratkaiseva käsite biologian eri aloilla.

indeksi

  • 1 Historiallinen näkökulma
  • 2 Mikä on homologia?
    • 2.1 Sarjahomologia
    • 2.2 Molekyylihomologiat
    • 2.3 Syvä homologia
  • 3 Analogia ja homoplasia
  • 4 Merkitys evoluutiossa
  • 5 Viitteet

Historiallinen näkökulma

Homologia on käsite, joka on liittynyt morfologioiden luokitteluun ja tutkimukseen historian aikana ja sen juuret ovat vertailevassa anatomiassa. Se oli jo ilmiö, jonka ajattelijat olivat Aristoteles, jotka tunsivat samankaltaisia ​​rakenteita eri eläimissä.

Belon julkaisi vuonna 1555 teoksen, joka edustaa useita vertailuja lintujen ja nisäkkäiden luurankojen välillä.

Geoffroy Saint-Hilairelle oli rakenteissa sellaisia ​​muotoja tai koostumuksia, jotka voisivat erota organismeissa, mutta suhteissa ja läheisyydessä vierekkäisten rakenteiden kanssa oli vielä tietty pysyvyys. Saint.Hilaire kuitenkin kuvaili näitä prosesseja analogisiksi.

Vaikka termillä oli edeltäjänsä, se on historiallisesti omistettu eläintieteilijälle Richard Owenille, joka määritteli sen seuraavasti: "sama elin eri eläimissä kunkin muoto- ja toimintamuutoksen yhteydessä".

Owen uskoi lajin muuttumattomuuteen, mutta hän katsoi, että organismien rakenteiden vastaavuus tarvitsi selityksen. Ennalta Darwinin ja evoluutiotoiminnan näkökulmasta Owen keskittyi käsitteensä "arkkityyppeihin" - eräänlainen järjestelmä tai suunnitelma, jota seurasi eläinryhmät.

Mikä on homologia?

Tällä hetkellä termi homologia määritellään kahtena rakenteena, prosessina tai ominaisuutena, joilla on yhteinen esi-isä. Toisin sanoen, rakennetta voidaan seurata ajoissa samaan ominaisuuteen yhteisessä esi-isässä.

Sarjahomologia

Sarjahomologia on erityinen tapaus homologiassa, jossa saman organismin peräkkäisten ja toistuvien osien välillä on samankaltaisuutta (kahta lajia tai kahta yksilöä ei enää verrata).

Tyypillisiä esimerkkejä sarja- homologioista ovat selkärangan nikamaketju, peräkkäiset haara-kaaret ja lihas segmentit, jotka on järjestetty koko kehoon.

Molekyylihomologiat

Molekyylitasolla löytyy myös homologioita. Ilmeisin on kaikkien elävien organismien yhteinen geneettinen koodi.

Ei ole mitään syytä, että tietty aminohappo liittyisi tiettyyn kodoniin, koska se on mielivaltainen valinta - samalla tavalla kuin ihmisen kieli on mielivaltainen. Ei ole mitään syytä, miksi "tuolia" pitäisi kutsua näin, mutta teemme sen, koska saimme sen jollekulta, esivanhemmiltamme. Sama koskee koodia.

Loogisin syy, miksi kaikki organismit jakavat geneettisen koodin, johtuu siitä, että näiden muotojen yhteinen esi-isä käytti samaa järjestelmää.

Sama tapahtuu useiden aineenvaihduntareittien joukossa, joita esiintyy monenlaisissa organismeissa, kuten esimerkiksi glykolyysissä.

Syvä homologia

Molekyylibiologian saapuminen ja sekvenssikyky antoivat uuden sanan saapumisen: syvä homologia. Nämä havainnot antoivat meille mahdollisuuden päätellä, että vaikka kaksi organismia ovat erilaiset morfologiassaan, ne voivat jakaa geneettisen säätelykuvion.

Siten syvä homologia tuo uuden näkökulman morfologiseen kehitykseen. Termiä käytettiin ensimmäistä kertaa arvostetun aikakauslehden artikkelissa luonto oikeus: Fossiilit, geenit ja eläinten raajojen kehittyminen.

Shubin et ai., Artikkelin kirjoittajat määrittelevät sen "sellaisten geneettisten reittien olemassaoloon, jotka ovat mukana säätelyssä, jolla rakennetaan ominaisuuksia erilaisissa eläimissä morfologian ja fylogeneettisesti kaukana". Toisin sanoen syviä homologioita löytyy analogisista rakenteista.

Geeni Pax6 Sillä on välttämätön rooli näön tuottamisessa nilviäisissä, hyönteisissä ja selkärankaisissa. Geenit HOX, toisaalta ne ovat tärkeitä raajojen rakentamiseen kaloihin ja tetrapodien jäseniin. Molemmat ovat esimerkkejä syvistä homologioista.

Analogia ja homoplasia

Kun halutaan tutkia kahden prosessin tai rakenteen samankaltaisuutta, se voidaan tehdä funktiona ja ulkonäönä, eikä ainoastaan ​​seuraa yhteistä esivanhempien kriteeriä.

Näin ollen on olemassa kaksi toisiinsa liittyvää termiä: analogia, joka kuvaa ominaisuuksia, joilla on samanlaiset toiminnot ja jolla voi olla tai ei ole yhteistä esivanhempaan.

Toisaalta homoplasia viittaa rakenteisiin, jotka yksinkertaisesti muistuttavat toisiaan. Vaikka nämä termit ovat peräisin 1800-luvulta, he saivat suosiota evoluutio-ideoiden myötä.

Esimerkiksi perhosten ja lintujen siivet toimivat samalla tavalla: lento. Näin ollen voimme päätellä, että ne ovat analogisia, mutta emme voi jäljittää niiden alkuperää siipien yhteiseen esi-isään. Tästä syystä ne eivät ole homologisia rakenteita.

Sama koskee lepakoiden ja lintujen siivet. Kuitenkin luut, jotka muodostavat, jos ne ovat homologisia toistensa kanssa, koska voimme jäljittää näiden alkioiden yhteisen alkuperän, jotka jakavat ylempien raajojen luunmallin: olkapää, kuutiometri, säde, phalanges jne. Huomaa, että ehdot eivät sulje toisiaan.

Homoplasia voi heijastua samankaltaisissa rakenteissa, kuten delfiinin ja kilpikonnan evät.

Merkitys evoluutiossa

Homologia on keskeinen käsite evoluutiobiologiassa, koska vain se heijastaa
asianmukaisesti organismeja.

Jos haluamme rekonstruoida filogenyyn luomaan sukulaisuussuhteita, esi-isiä ja kahden lajin laskeutumista, ja joskus käyttää ominaisuutta, joka jakaa vain muodon ja toiminnon, saavuttaisimme väärät johtopäätökset.

Esimerkiksi, jos haluamme määrittää lepakoiden, lintujen ja delfiinien väliset suhteet ja käytämme virheellisesti siiviä homologisena luonteena, päädytään siihen johtopäätökseen, että lepakot ja linnut ovat enemmän sukua kuin delfiini.

A priori tiedämme, että tämä suhde ei ole totta, koska tiedämme, että lepakot ja delfiinit ovat nisäkkäitä ja ovat enemmän yhteydessä toisiinsa kuin kukin lintujen ryhmä. Siksi meidän on käytettävä muun muassa homologisia merkkejä, kuten rintarauhasia, keskikorvan kolmea pientä luuta..

viittaukset

  1. Hall, B. K. (toim.). (2012). Homologia: Vertailevan biologian hierarkkinen perusta. Academic Press.
  2. Kardong, K. V. (2006). Selkärankaiset: vertaileva anatomia, toiminta, kehitys. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., ja Bahrick, L. E. (2012). Homologian käsite kehitystekniikoiden arvioinnin perustana: valikoivan huomion tutkiminen koko elinkaaren ajan. Kehityspsykobiologia, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E. ja Van Loon, B. (2011). DNA: graafinen opas maailman molekyylille. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, syvä homologia ja FoxP2: seuraukset puheen ja kielen kehittymiseen. Lontoon Royal Society: n filosofiset tapahtumat. Sarja B, Biotieteet, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C. & Carroll, S. (1997). Fossiilit, geenit ja eläinten raajojen kehittyminen. luonto, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C. & Carroll, S. (2009). Syvä homologia ja evoluution uutuuden alkuperä. luonto, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evoluutio: biologian perusta. Etelä-projekti.