VAD ÄR HOMOPLASI? (MED EXEMPEL) - BIOLOGI

Den homoplasy (från grekiskans "homo", vilket innebär att samma och "plasis" som betyder väg, samma former) är en gemensam grund av två eller flera arter, men den här funktionen finns inte i deras gemensamma förfader. Grunden för att definiera homoplasia är evolutionär oberoende.

Homoplasia mellan strukturer är resultatet av konvergent evolution, parallellismer eller evolutionära reverseringar. Konceptet står i kontrast till det med homologin, där karakteristiken eller drag som delades av gruppen av arter ärvdes från en gemensam förfader.

Konvergent evolution: på bilden ser vi en ichthyosaur, mycket lik - både ekologiskt och mfologiskt - som en delfin. Källa: Skapare: Dmitry Bogdanov

Vad är homoplasi?

I grenen för jämförande anatomi kan likheterna mellan delarna av organismer utvärderas med avseende på förfäder, funktion och utseende.

Enligt Kardong (2006), när två karaktärer har ett gemensamt ursprung, betecknas de som homologa. Om likheten är i form av funktion, sägs de två processerna vara analoga. Slutligen, om utseendet på strukturer är liknande, är det en homoplasi.

Emellertid ger andra författare en bredare betydelse för konceptet (överlappande med analogi) och omfattar all likhet mellan två eller flera arter som inte har ett gemensamt ursprung. I detta koncept sticker händelsens evolutionära oberoende ut.

Termens ursprung

Historiskt användes dessa tre termer sedan tiden före darwiniska tiden utan någon evolutionär mening. Efter Darwins ankomst och den exponentiella utvecklingen av evolutionsteorier, fick termerna en ny nyans och likheten tolkades i ljuset av evolutionen.

Homoplasia var ett begrepp myntat av Lankester 1870 för att hänvisa till den oberoende vinsten av liknande egenskaper i olika linjer.

George Gaylord Simpson föreslog för sin del distinktionen av likheter i analogi, mimik och slumpmässiga likheter, även om de idag betraktas som exempel på konvergens.

Typer av homoplasi

Traditionellt har homoplasi klassificerats i konvergent evolution, evolutionära paralleller och evolutionära reverseringar.

En översyn av Patterson (1988) försöker klargöra användningen av termerna konvergens och paralleller, eftersom de ofta kan vara förvirrande eller missförstått. För vissa författare är skillnaden endast godtycklig och de föredrar att använda den allmänna termen homoplasi.

Andra föreslår att även om skillnaden mellan termerna inte är särskilt tydlig, skiljer de sig främst i förhållandet mellan de berörda arterna. Enligt denna uppfattning är det en konvergens när linjerna som uppvisar liknande egenskaper är avlägsna. Däremot, om linjerna är nära besläktade, är det en parallell.

En tredje typ är vändningar, där en egenskap har utvecklats och sedan över tiden återgår till sitt ursprungliga eller förfäder. Till exempel har delfiner och andra valar utvecklat en optimal kropp för simning som påminner om den potentiella akvatiska förfäder från vilken de utvecklats för miljoner år sedan.

Återvändningar på morfologinivå är vanligtvis sällsynta och svåra att identifiera. Emellertid är molekylära evolutionsförändringar - det vill säga på nivån av gener - mycket ofta.

Homoplasias: utmaningar innan återuppbyggnaden av evolutionära historier

När man rekonstruerar de olika linjernas evolutionära historier är det viktigt att veta vilka egenskaper som är homologa och vilka som är enkla homoplasier.

Om vi utvärderar förhållandena mellan grupper som låter oss vägledas av homoplasier, kommer vi fram till felaktiga resultat.

Om vi till exempel utvärderar alla däggdjur, valar och fiskar i termer av deras modifierade fenformade lemmar kommer vi till slutsatsen att fisk och val är mer relaterade till varandra än båda grupperna är till däggdjuret.

Eftersom vi känner till historien för dessa grupper a priori - vi vet att valar är däggdjur - kan vi lätt dra slutsatsen att denna hypotetiska fylogeni (nära samband mellan fisk och val) är ett misstag.

Men när vi utvärderar grupper vars förhållanden inte är tydliga, skapar homoplasier olägenheter som inte är så lätt att belysa.

Varför existerar homoplasier?

Fram till nu har vi förstått att "naturen kan vara lura" i naturen. Inte alla organismer som är något lika är släktade - på samma sätt som två personer kan vara mycket lika fysiskt, men inte släkt. Överraskande är detta fenomen mycket vanligt.

Men varför presenteras det? I de flesta fall uppstår homoplasi som en anpassning till en liknande miljö. Det vill säga båda linjerna utsätts för liknande selektiva tryck, vilket leder till att lösa "problemet" på samma sätt.

Låt oss gå tillbaka till exemplet med valar och fiskar. Även om dessa linjer är markant åtskilda möter de båda ett vattenlevande liv. Således föredrar naturligt urval fusiforma finnade kroppar som rör sig effektivt i vattendrag.

Omstruktureringskoncept: djupa homologier

Varje framsteg i utvecklingen av biologi översätter till ny kunskap för evolution - och molekylärbiologi är inget undantag.

Med nya sekvenseringstekniker har ett enormt antal gener och deras tillhörande produkter identifierats. Vidare har evolutionär utvecklingsbiologi också bidragit till moderniseringen av dessa begrepp.

1977 utvecklade Sean Carroll och kollaboratörer begreppet djup homologi, definierat som tillståndet där tillväxten och utvecklingen av en struktur i olika linjer har samma genetiska mekanism, som de ärvde från en gemensam förfader.

Ta exemplet med ögonen på ryggradslösa djur och ryggradsdjur. Ögonen är komplexa fotoreceptorer som vi hittar i olika djurgrupper. Det är dock tydligt att den gemensamma förfäder till dessa djur inte hade ett komplext öga. Låt oss tänka på våra ögon och en bläckfisk: de är radikalt olika.

Trots skillnaderna delar ögonen en djup förfäder, eftersom opins utvecklats från ett förfäder-uppsin och utvecklingen av alla ögon styrs av samma gen: Pax 6.

Så är ögonen homologa eller konvergerande? Svaret är båda, det beror på vilken nivå du bedömer situationen.

Däggdjur och pungdjur: en strålning av konvergenser

Exempel på homoplasier finns i överflöd i naturen. En av de mest intressanta är konvergensen mellan amerikanska placental däggdjur och australiska pungdjur - två linjer som divergerade för mer än 130 miljoner år sedan.

I båda miljöerna hittar vi mycket liknande former. Varje däggdjur verkar ha sin "ekvivalent", vad gäller morfologi och ekologi i Australien. Det vill säga den nisch som ett däggdjur upptar i Amerika, i Australien ockuperas av en liknande pungdjur.

Mullvadrottet i Amerika motsvarar den australiska pungdjurmullvadret, anteateret till numbat (Myrmecobius fasciatus), musen till pungdjursmusen (familjen Dasyuridae), lemuren till cucus (Phalanger maculatus), vargen till den Tasmaniska vargen, bland andra.

referenser

Doolittle, RF (1994). Konvergent evolution: behovet av att vara uttrycklig. Trender i biokemiska vetenskaper, 19 (1), 15-18.
Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Jämförande psykologi: En handbok. Routledge.
Kardong, KV (2006). Ryggradsdjur: jämförande anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
Losos, JB (2013). Princeton-guiden till evolution. Princeton University Press.
McGhee, GR (2011). Konvergent evolution: begränsade former vackraste. MIT Tryck.
Rice, SA (2009). Evolutionens encyklopedi. Infobase-publicering.
Sanderson, MJ, & Hufford, L. (Eds.). (nitton nittiosex). Homoplasy: återfallet av likhet i evolutionen. Elsevier.
Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begrepp och tillämpningar utan fysiologi. Cengage Learning.
Stayton CT (2015). Vad betyder konvergent evolution? Tolkningen av konvergens och dess konsekvenser i jakten på gränser för evolution. Gränssnittsfokus, 5 (6), 20150039.
Tobin, AJ, & Dusheck, J. (2005). Frågar om livet. Cengage Learning.
Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: från att upptäcka mönster till att bestämma processen och utvecklingsmekanismen. science, 331 (6020), 1032-1035.
Zimmer, C., Emlen, DJ, & Perkins, AE (2013). Evolution: Förstå livet. CO: Roberts.

VAD ÄR HOMOPLASI? (MED EXEMPEL) - BIOLOGI - 2025