Co je homologie v biologii? (s příklady)



Jeden homologii je to struktura, orgán nebo proces u dvou jedinců, které lze vysledovat zpět do společného původu. Shoda nemusí být totožná, struktura může být modifikována v každé studované linii. Například, členové vertebrates jsou homologní ke každému jiný, protože struktura může být stopována zpátky do společného předka této skupiny \ t.

Homologie představují základ srovnávací biologie. To může být studováno na různých úrovních, včetně molekul, genů, buněk, orgánů, chování a tak dále. Je to tedy rozhodující koncept v různých oblastech biologie.

Index

  • 1 Historická perspektiva
  • 2 Co je homologie?
    • 2.1 Sériová homologie
    • 2.2 Molekulární homologie
    • 2.3 Hluboká homologie
  • 3 Analogie a homoplázie
  • 4 Význam v evoluci
  • 5 Odkazy

Historická perspektiva

Homologie je pojmem, který byl spojen s klasifikací a studiem morfologií v celé historii a její kořeny jsou ve srovnávací anatomii. Byl to již fenomén intuitivní myslitelé jako Aristoteles, kteří byli obeznámeni s podobnými strukturami u různých zvířat.

Belon, v roce 1555, publikoval dílo představující sérii porovnání mezi kostlivci ptáků a savců.

Pro Geoffroy Saint-Hilaire existovaly formy nebo kompozice ve strukturách, které se mohly lišit v organismech, ale ve vztahu a v souvislosti se sousedními strukturami existovala určitá stálost. Nicméně, Saint.Hilaire popsal tyto procesy jako analogický.

Ačkoli termín měl jeho předchůdce, historicky to je přičítáno zoologovi Richard Owen, kdo definoval to jak: “stejný orgán u různých zvířat pod každou variantou formy a funkcí” \ t.

Owen věřil v neměnnost druhu, ale on cítil, že korespondence mezi strukturami organismů potřebovala vysvětlení. Z před Darwinovského a antievolucionistického hlediska se Owen zaměřil na "archetypy" - jakýsi plán nebo plán následovaný skupinami zvířat.

Co je homologie?

V současné době je termín homologie definován jako dvě struktury, procesy nebo charakteristiky, které sdílejí společného předka. To znamená, že struktura může být sledována v čase na stejnou charakteristiku ve společném předku.

Sériová homologie

Sériová homologie je zvláštním případem homologie, kde je podobnost mezi po sobě následujícími a opakovanými částmi ve stejném organismu (dva druhy nebo dva jedinci již nejsou srovnáváni).

Typickými příklady sériových homologií jsou vertebrální obratlový řetězec, po sobě jdoucí větve a svalové segmenty, které jsou uspořádány po celém těle..

Molekulární homologie

Na molekulární úrovni můžeme také najít homologie. Nejzřejmější je existence společného genetického kódu pro všechny živé organismy.

Neexistuje žádný důvod, proč by určitá aminokyselina měla být spojena se specifickým kodonem, protože je to libovolná volba - stejně jako lidský jazyk je libovolný. Neexistuje žádný důvod, proč by se "křeslo" mělo takto nazývat, ale děláme to proto, že jsme se to naučili od někoho, našeho předka. Totéž platí pro kód.

Nejlogičtějším důvodem, proč všechny organismy sdílejí genetický kód, je to, že společný předek těchto forem používal stejný systém.

Totéž se děje s řadou metabolických drah přítomných v širokém spektru organismů, jako je například glykolýza.

Hluboká homologie

Příchod molekulární biologie a schopnost sekvenování ustoupily novému termínu: hluboké homologii. Tyto nálezy nám umožnily dospět k závěru, že ačkoliv jsou dva organismy odlišné ve své morfologii, mohou sdílet vzor genetické regulace.

Hluboká homologie tak přináší nový pohled na morfologický vývoj. Termín byl poprvé použit v článku vliv prestižního časopisu Příroda s názvem: Fosílie, geny a vývoj zvířecích končetin.

Shubin et al., Autoři článku ho definují jako "existenci genetických cest zapojených do regulace užívaných k vytváření charakteristik u různorodých zvířat z hlediska morfologie a fylogeneticky vzdálené". Jinými slovy, v analogických strukturách lze nalézt hluboké homologie.

Gen Pax6 Má nepostradatelnou roli při tvorbě vidění v měkkýších, hmyzu a obratlovcích. Geny Hox, na druhé straně jsou důležité pro stavbu končetin u ryb a členů tetrapodů. Oba jsou příklady hlubokých homologií.

Analogie a homoplázie

Je-li žádoucí studovat podobnost mezi dvěma procesy nebo strukturou, může to být provedeno z hlediska funkce a vzhledu a ne pouze podle kritéria společného předka..

Tak, tam jsou dva příbuzné termíny: analogie, která popisuje charakteristiky s podobnými funkcemi a smět nebo smět ne mít předka v obyčejný \ t.

Na druhé straně, homoplasie se odkazuje na struktury, které prostě se podobají. Ačkoli tyto požadavky vznikly v 19. století, oni získali popularitu s příchodem evolučních nápadů.

Například křídla motýlů a ptáků mají stejnou funkci: let. Můžeme tedy dospět k závěru, že jsou analogické, ale nemůžeme vysledovat jejich původ do společného předka s křídly. Z tohoto důvodu nejsou homologní struktury.

Totéž platí pro křídla netopýrů a ptáků. Nicméně kosti, které tvoří, pokud jsou navzájem homologní, protože můžeme vysledovat společný původ těchto linií, které sdílejí kostní obraz horních končetin: humerus, kubický, poloměr, falangy atd. Povšimněte si, že tyto termíny se vzájemně nevylučují.

Homoplasie se může projevit v podobných strukturách, jako jsou ploutve delfína a želvy.

Význam v evoluci

Homologie je v evoluční biologii klíčovým pojmem, protože pouze odráží
adekvátně společný původ organismů.

Chceme-li rekonstruovat fylogenezi k navázání vztahů příbuznosti, původu a sestupu dvou druhů a omylem použít charakteristiku, která sdílí pouze formu a funkci, dospěli bychom k nesprávným závěrům.

Pokud například chceme určit vztahy mezi netopýry, ptáky a delfíny a my omylem použijeme křídla jako homologní charakter, dospěli bychom k závěru, že netopýři a ptáci jsou spřízněni než netopýr s delfínem..

Priori víme, že tento vztah není pravdivý, protože víme, že netopýři a delfíni jsou savci a jsou více příbuzní než každá skupina s ptáky. Proto musíme použít homologní znaky, jako jsou prsní žlázy, tři malé kosti středního ucha, mimo jiné.

Odkazy

  1. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homologie: hierarchický základ komparativní biologie. Akademická tisková zpráva.
  2. Kardong, K. V. (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, evoluce. McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, L.E. (2012). Pojem homologie jako základ pro hodnocení vývojových mechanismů: zkoumání selektivní pozornosti napříč životem. Vývojová psychobiologie, 55(1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: Grafický průvodce molekulou, která otřásla světem. Columbia University Press.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, hluboká homologie a FoxP2: implikace pro vývoj řeči a jazyka. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. Série B, Biologické vědy, 366(1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosílie, geny a vývoj zvířecích končetin. Příroda, 388(6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Hluboká homologie a počátky evoluční novosti. Příroda, 457(7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evoluce: základ biologie. Jižní projekt.