VAD ÄR EN HOMOLOGI INOM BIOLOGI? (MED EXEMPEL) - BIOLOGI - 2025

En homologi är en struktur, organ eller process hos två individer som kan spåras tillbaka till ett gemensamt ursprung. Korrespondensen behöver inte vara identisk, strukturen kan modifieras i varje undersökta avstamning. Till exempel är medlemmar av ryggradsdjur homologa med varandra, eftersom strukturen kan spåras tillbaka till den gemensamma förfäder till 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 avgörande begrepp inom olika biologiska områden.

Källa: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); översättning av Angelito7, via Wikimedia Commons

Historiskt perspektiv

Homologi är ett begrepp som har kopplats till klassificeringen och studien av morfologier genom historien och dess rötter finns i jämförande anatomi. Det var redan ett fenomen som antyddes av tänkare som Aristoteles, som var bekant med liknande strukturer hos olika djur.

Belon publicerade år 1555 ett verk som representerade en serie jämförelser mellan skelett av fåglar och däggdjur.

För Geoffroy Saint-Hilaire fanns det former eller sammansättning i strukturer som kunde skilja sig åt i organismer, men det var fortfarande en viss konstans i förhållandet och i samband med angränsande strukturer. Saint-Hilaire beskrev emellertid dessa processer som analoga.

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

Owen trodde på artens oföränderlighet, men ansåg att korrespondensen mellan organismernas strukturer behövde en förklaring. Ur en pre-Darwinian och anti-evolutionär synvinkel fokuserade Owen sitt koncept på "arkeotyper" - ett slags schema eller plan som djurgrupper följde.

Vad är homologi?

För närvarande definieras termen homologi som två strukturer, processer eller egenskaper som har en gemensam förfader. Det vill säga strukturen kan spåras tillbaka i tiden till samma kännetecken i den gemensamma förfäder.

Seriell homologi

Seriell homologi är ett speciellt fall av homologi, där det finns likhet mellan på varandra följande och upprepade delar i samma organisme (två arter eller två individer jämförs inte längre).

Typiska exempel på seriella homologier är kedjan av ryggkotor i ryggraden i ryggraden, de på varandra följande gälvbågarna och muskelsegmenten som löper längs kroppen.

Molekylära homologier

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

Det mest logiska skälet till att alla organismer delar den genetiska koden beror på att den gemensamma förfäder till dessa former använde samma system.

Detsamma gäller för ett antal metaboliska vägar som finns i ett brett spektrum av organismer, till exempel glykolys.

Djup homologi

Tillkomsten av molekylärbiologi och förmågan att sekvensera, gav plats för ankomsten av en ny term: djup homologi. Dessa upptäckter tillät oss att dra slutsatsen att även om två organismer är olika vad gäller deras morfologi, kan de dela ett mönster av genetisk reglering.

Därför ger djup homologi ett nytt perspektiv på morfologisk utveckling. Begreppet användes för första gången i en inflytelserik artikel i den prestigefyllda tidskriften Nature med titeln: Fossiler, gener och utvecklingen av djurlemmar.

Shubin et al., Författare av artikeln, definierar den som "förekomsten av genetiska vägar involverade i reglering som används för att konstruera egenskaper hos djur som är olika i termer av morfologi och fylogenetiskt avlägsna". Med andra ord finns djupa homologier i analoga strukturer.

Pax6-genen spelar en oumbärlig roll i synproduktionen hos blötdjur, insekter och ryggradsdjur. Hox-gener, å andra sidan, är viktiga för lemkonstruktion i fisk och tetrapodlemmar. Båda är exempel på djupa homologier.

Källa: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE. , via Wikimedia Commons

Källa: PhiLiP, via Wikimedia Commons

Analogi och homoplasi

När du vill studera likheten mellan två processer eller struktur, kan det göras med avseende på funktion och utseende, och inte bara efter kriteriet för gemensam förfader.

Således finns det två relaterade termer: analogin som beskriver egenskaper med liknande funktioner och som kanske inte har en gemensam förfader.

Å andra sidan avser homoplasia strukturer som helt enkelt ser lika ut. Även om dessa termer har sitt ursprung på 1800-talet fick de popularitet med utvecklingen 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 gemensam förfader med vingar. Av denna anledning är de inte homologa strukturer.

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

Homoplasia kan återspeglas i liknande strukturer, såsom fenorna på en delfin och de i en sköldpadda.

Källa: John Romanes (1848-1894), via Wikimedia Commons

Betydelsen i evolutionen

Homologi är ett nyckelbegrepp i evolutionär biologi, eftersom det bara återspeglar
organismernas gemensamma ursprung.

Om vi ​​vill rekonstruera en fylogeni för att upprätta släktskap, förfäder och härkomstförhållanden för två arter, och av misstag använder vi en egenskap som bara delar form och funktion, skulle vi komma till slutsatser.

Om vi ​​till exempel vill bestämma förhållandena mellan fladdermöss, fåglar och delfiner och felaktigt använder vingarna som en homolog karaktär, skulle vi komma till slutsatsen att fladdermöss och fåglar är mer relaterade till varandra än fladdermus till delfinen.

I förväg vet vi att detta förhållande inte är sant, eftersom vi vet att fladdermöss och delfiner är däggdjur och är mer släkt med varandra än varje grupp med fåglar. Därför måste vi använda homologa karaktärer, såsom mjölkkörtlarna, de tre små benen i mellanörat, bland andra.

referenser

1. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Den hierarkiska grunden för jämförande biologi. Academic Press.
2. Kardong, KV (2006). Ryggradsdjur: jämförande anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Begreppet homologi som grund för utvärdering av utvecklingsmekanismer: utforska selektiv uppmärksamhet över hela livslängden. Utvecklingspsykobiologi, 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, djup homologi och FoxP2: implikationer för utvecklingen av tal och språk. Filosofiska transaktioner från Royal Society of London. Serie B, Biologiska vetenskaper, 366 (1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossiler, gener och utvecklingen av djurlemmar. 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: basen för biologi. South Project.