Wat is een homologie in de biologie? (met voorbeelden)

een homologie het is een structuur, orgaan of proces in twee individuen die terug te voeren zijn op een gemeenschappelijke oorsprong. De overeenkomst hoeft niet identiek te zijn, de structuur kan in elke bestudeerde afstamming worden gewijzigd. De leden van gewervelde dieren zijn bijvoorbeeld homoloog aan elkaar, omdat de structuur terug te voeren is naar de gemeenschappelijke voorouder van deze groep.

Homologieën vormen de basis voor vergelijkende biologie. Het kan op verschillende niveaus worden bestudeerd, inclusief moleculen, genen, cellen, organen, gedrag, enzovoort. Daarom is het een cruciaal concept op verschillende gebieden van de biologie.

index

• 1 Historisch perspectief
• 2 Wat is homologie?
  • 2.1 Seriële homologie
  • 2.2 Moleculaire homologieën
  • 2.3 Diepe homologie
• 3 Analogie en homoplasie
• 4 belang in evolutie
• 5 Referenties

Historisch perspectief

Homologie is een concept dat is gekoppeld aan de classificatie en studie van morfologieën door de geschiedenis heen en zijn wortels liggen in de vergelijkende anatomie. Het was al een fenomeen dat intuïtief was voor denkers als Aristoteles, die bekend waren met vergelijkbare structuren in verschillende dieren.

Belon publiceerde in het jaar 1555 een werk dat een reeks vergelijkingen tussen de skeletten van vogels en zoogdieren vertegenwoordigt.

Voor Geoffroy Saint-Hilaire waren er vormen of composities in de structuren die in de organismen konden verschillen, maar er was nog steeds een zekere constantheid in de relatie en in de verbinding met aangrenzende structuren. Saint.Hilaire beschreef deze processen echter als analoog.

Hoewel de term zijn voorgangers had, wordt het historisch gezien toegeschreven aan de zoöloog Richard Owen, die het omschreef als: "hetzelfde orgaan in verschillende dieren onder elke variatie in vorm en functie".

Owen geloofde in de onveranderlijkheid van de soort, maar hij vond dat de overeenkomst tussen de structuren van de organismen een verklaring nodig had. Vanuit een pre-Darwinistisch en anti-evolutionistisch gezichtspunt, richtte Owen zijn concept op "archetypen" - een soort schema of plan gevolgd door diergroepen.

Wat is homologie?

Momenteel wordt de term homologie gedefinieerd als twee structuren, processen of kenmerken die een gemeenschappelijke voorouder gemeen hebben. Dat wil zeggen, de structuur kan in de tijd worden gevolgd tot dezelfde eigenschap in de gemeenschappelijke voorouder.

Seriële homologie

Seriële homologie is een speciaal geval van homologie, waarbij er gelijkenis is tussen opeenvolgende en herhaalde delen in hetzelfde organisme (twee soorten of twee individuen worden niet langer vergeleken).

Typische voorbeelden van seriële homologieën zijn de ruggenwervelkolomketen, opeenvolgende vertakkingsbogen en spiersegmenten die door het hele lichaam zijn gerangschikt.

Moleculaire homologieën

Op moleculair niveau kunnen we ook homologieën vinden. Het meest voor de hand liggende is het bestaan ​​van een gemeenschappelijke genetische code voor alle levende organismen.

Er is geen reden om een ​​bepaald aminozuur aan een specifiek codon te relateren, omdat het een willekeurige keuze is - op dezelfde manier dat de menselijke taal arbitrair is. Er is geen reden waarom 'stoel' zo zou moeten worden genoemd, maar we doen het omdat we het van iemand, onze voorouder, hebben geleerd. Hetzelfde geldt voor de code.

De meest logische reden waarom alle organismen de genetische code delen, is omdat de gemeenschappelijke voorouder van deze formulieren hetzelfde systeem gebruikte.

Hetzelfde gebeurt met een reeks metabole routes die aanwezig zijn in een breed scala aan organismen, zoals bijvoorbeeld glycolyse.

Diepe homologie

De komst van de moleculaire biologie en het vermogen om te sequensen maakten plaats voor de komst van een nieuwe term: diepe homologie. Deze bevindingen lieten ons concluderen dat, hoewel twee organismen verschillend zijn in hun morfologie, ze een genetisch reguleringspatroon kunnen delen.

Zo brengt diepe homologie een nieuw perspectief op morfologische evolutie. De term werd voor de eerste keer gebruikt in een artikelinvloed van het prestigieuze tijdschrift natuur getiteld: Fossielen, genen en de evolutie van dierlijke ledematen.

Shubin et al., De auteurs van het artikel definiëren het als "het bestaan ​​van genetische routes die betrokken zijn bij de regulatie die wordt gebruikt om kenmerken te construeren in ongelijksoortige dieren in termen van morfologie en fylogenetisch afstandelijk". Met andere woorden, diepe homologieën zijn te vinden in analoge structuren.

Het gen Pax6 Het heeft een onmisbare rol bij het genereren van zicht in weekdieren, insecten en gewervelde dieren. De genen Hox, aan de andere kant zijn ze belangrijk voor de constructie van ledematen in vissen en in de leden van de tetrapoden. Beide zijn voorbeelden van diepe homologieën.

Analogie en homoplasie

Wanneer het gewenst is om de overeenkomst tussen twee processen of structuur te bestuderen, kan dit worden gedaan in termen van functie en uiterlijk, en niet alleen volgens het criterium van gemeenschappelijke voorouder.

Er zijn dus twee verwante termen: de analogie die kenmerken met soortgelijke functies beschrijft en die al dan niet een gemeenschappelijke voorouder kan hebben.

Aan de andere kant verwijst homoplasie naar structuren die eenvoudig op elkaar lijken. Hoewel deze termen hun oorsprong vonden in de 19e eeuw, werden ze populair door de komst van evolutionaire ideeën.

De vleugels van vlinders en vogels hebben bijvoorbeeld dezelfde functie: vlucht. We kunnen dus concluderen dat ze analoog zijn, maar we kunnen hun oorsprong niet achterhalen bij een voorouder die met vleugels gemeen heeft. Om deze reden zijn het geen homologe structuren.

Hetzelfde geldt voor de vleugels van vleermuizen en vogels. De botten die vormen als ze homoloog aan elkaar zijn, omdat we een gemeenschappelijke oorsprong van deze lijnen kunnen achterhalen die het botpatroon van de bovenste ledematen delen: humerus, kubus, radius, vingerkootjes, enz. Merk op dat de voorwaarden elkaar niet uitsluiten.

Homoplasie kan worden weerspiegeld in vergelijkbare structuren, zoals de vinnen van een dolfijn en die van een schildpad.

Belang in evolutie

Homologie is een sleutelbegrip in de evolutionaire biologie, omdat het alleen maar weerspiegelt
adequaat de gemeenschappelijke afkomst van organismen.

Als we een fylogenie willen reconstrueren om de verwantschap, afstamming en afstamming van twee soorten vast te stellen, en per ongeluk een kenmerk gebruiken dat alleen vorm en functie deelt, komen we tot verkeerde conclusies.

Als we bijvoorbeeld de relatie tussen vleermuizen, vogels en dolfijnen willen bepalen en we ten onrechte de vleugels als een homoloog karakter gebruiken, zouden we tot de conclusie komen dat vleermuizen en vogels meer verwant zijn dan de vleermuis met de dolfijn.

A priori we weten dat deze relatie niet klopt, omdat we weten dat vleermuizen en dolfijnen zoogdieren zijn en meer met elkaar verwant zijn dan elke groep met vogels. Daarom moeten we homologe karakters gebruiken, zoals de borstklieren, de drie kleine botten van het middenoor, onder andere.

referenties

1. Hall, B.K. (red.). (2012). Homologie: de hiërarchische basis van vergelijkende biologie. Academische pers.
2. Kardong, K. V. (2006). Vertebraten: vergelijkende anatomie, functie, evolutie. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, L.E. (2012). Het concept van homologie als basis voor het evalueren van ontwikkelingsmechanismen: selectieve aandacht gedurende de hele levensduur. Ontwikkelingspsychobiologie, 55(1), 76-83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: een grafische gids voor de molecule die de wereld schudde. Columbia University Press.
5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, deep homology en FoxP2: implicaties voor de evolutie van spraak en taal. Filosofische transacties van de Royal Society of London. Serie B, Biologische wetenschappen, 366(1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossielen, genen en de evolutie van dierlijke ledematen. natuur, 388(6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Diepe homologie en de oorsprong van evolutionaire nieuwheid. natuur, 457(7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van de biologie. Zuid-project.