KAS YRA HOMOLOGIJA BIOLOGIJOJE? (SU PAVYZDŽIAIS) - BIOLOGIJA - 2025

Homologija yra struktūra, organų ar procesas dviejų individų, kad būtų galima atsekti atgal į bendros kilmės. Susirašinėjimas nebūtinai turi būti tapatus, kiekvienos tiriamos linijos struktūrą galima modifikuoti. Pavyzdžiui, stuburinių gyvūnų nariai yra homologiški vienas kitam, nes struktūrą galima atsekti pagal bendrą šios grupės protėvį.

Homologijos yra lyginamosios biologijos pagrindas. Jis gali būti tiriamas skirtingais lygmenimis, įskaitant molekules, genus, ląsteles, organus, elgesį ir pan. Todėl tai yra esminė koncepcija įvairiose biologijos srityse.

Šaltinis: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); „Angelito7“ vertimas per „Wikimedia Commons“

Istorinė perspektyva

Homologija yra sąvoka, susieta su morfologijų klasifikavimu ir tyrimu per visą istoriją, o jos šaknys randamos lyginamojoje anatomijoje. Tai jau buvo reiškinys, kurį intuityviai mąstė tokie kaip Aristotelis, kurie buvo susipažinę su panašiomis skirtingų gyvūnų struktūromis.

„Belon“ 1555 m. Išleido darbą, kuriame vaizduojama daugybė paukščių ir žinduolių skeletų palyginimų.

Geoffroy Saint-Hilaire atveju būta struktūrų formų ar kompozicijų, kurios galėjo skirtis pagal organizmus, tačiau santykiuose ir ryšyje su gretimomis struktūromis vis dėlto buvo tam tikra pastovumas. Tačiau Saint-Hilaire apibūdino šiuos procesus kaip analogiškus.

Nors terminas turėjo savo pirmtakų, istoriškai jis priskiriamas zoologui Richardui Owenui, kuris jį apibrėžė kaip: „tas pats organas skirtinguose gyvūnuose pagal kiekvieną formos ir funkcijos variantą“.

Owenas tikėjo rūšių nekintamumu, tačiau manė, kad organizmų struktūrų atitikimui reikia paaiškinimo. Prieš Darvinistinę ir antiavoliucinę perspektyvas Owenas savo idėją sutelkė į „archeotipus“ - tam tikrą schemą ar planą, kurio laikėsi gyvūnų grupės.

Kas yra homologija?

Šiuo metu terminas homologija yra apibrėžiamas kaip dvi struktūros, procesai ar savybės, turinčios bendrą protėvį. T. y., Struktūrą galima laiku atsekti iki tos pačios bendrosios protėvio savybės.

Serialo homologija

Serijinė homologija yra ypatingas homologijos atvejis, kai toje pačioje organizmo dalyje yra panašumų tarp viena po kitos einančių ir pasikartojančių dalių (dvi rūšys ar du individai nebėra lyginami).

Tipiški nuosekliųjų homologijų pavyzdžiai yra stuburo stuburo slankstelių grandinės, nuosekliosios žiaunų arkos ir raumenų segmentai, einantys išilgai kūno.

Molekulinės homologijos

Molekuliniame lygmenyje taip pat galime rasti homologijų. Akivaizdžiausias yra bendras visų gyvų organizmų genetinis kodas.

Nėra jokios priežasties, kodėl tam tikra amino rūgštis yra susijusi su konkrečiu kodonu, nes tai yra savavališkas pasirinkimas - lygiai taip pat, kaip žmogaus kalba yra savavališka. Nėra jokios priežasties, kodėl „kėdė“ turėtų būti vadinama tuo, bet mes tai darome todėl, kad to išmokome iš kažkieno, savo protėvio. Tas pats pasakytina ir apie kodą.

Logiškiausia priežastis, kodėl visi organizmai turi genetinį kodą, yra ta, kad bendras šių formų protėvis naudojo tą pačią sistemą.

Tas pats pasakytina apie daugelį metabolizmo būdų, esančių daugelyje organizmų, pavyzdžiui, glikolizę.

Gilioji homologija

Molekulinės biologijos atėjimas ir galimybė sekti davė pradžią naujam terminui: giliai homologijai. Šie atradimai leido mums daryti išvadą, kad nors du organizmai skiriasi morfologija, jie gali turėti genetinio reguliavimo modelį.

Taigi gilioji homologija suteikia naują perspektyvą morfologinei evoliucijai. Šis terminas pirmą kartą buvo panaudotas įtakingame prestižinio žurnalo „Nature“ straipsnyje pavadinimu „Fosilijos, genai ir gyvūnų galūnių evoliucija“.

Straipsnio autoriai Shubinas ir kt. Jį apibūdina kaip „genetinių kelių, susijusių su reguliavimu, naudojamą gyvūnams, kurie skiriasi morfologija ir filogenetiškai tolimi, charakteristikoms konstruoti, egzistavimą“. Kitaip tariant, gilias homologijas galima rasti analogiškose struktūrose.

Pax6 genas vaidina nepakeičiamą vaidmenį gerinant moliuskų, vabzdžių ir stuburinių gyvūnų regėjimą. Hox genai, kita vertus, yra svarbūs statant žuvų ir tetrapodų galūnes. Abu yra giliųjų homologijų pavyzdžiai.

Šaltinis: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE. , per „Wikimedia Commons“

Šaltinis: „PhiLiP“, per „Wikimedia Commons“

Analogija ir homoplazija

Kai norite ištirti dviejų procesų ar struktūrų panašumą, tai galima padaryti atsižvelgiant į funkciją ir išvaizdą, o ne tik vadovaujantis bendro protėvio kriterijumi.

Taigi yra du susiję terminai: analogija, apibūdinanti charakteristikas, turinčias panašias funkcijas ir turinti arba neturinti bendrą protėvį.

Kita vertus, homoplazija reiškia struktūras, kurios paprasčiausiai atrodo vienodai. Nors šie terminai atsirado XIX amžiuje, jie išpopuliarėjo atsiradus evoliucinėms idėjoms.

Pavyzdžiui, drugelių ir paukščių sparnai turi tą pačią funkciją: skrydis. Taigi galime daryti išvadą, kad jie yra analogiški, tačiau mes negalime atsekti jų kilmės iki bendro protėvio su sparnais. Dėl šios priežasties jie nėra homologiškos struktūros.

Tas pats pasakytina apie šikšnosparnių ir paukščių sparnus. Tačiau kaulai, kurie yra, jei jie yra homologiški vienas kitam, nes galime atsekti bendrą šių linijų, turinčių viršutinių galūnių kaulų modelį, kilmę: žastikaulio, kubo, spindulio, falangų ir kt. Atminkite, kad šie terminai nėra vienas kito paneigiantys.

Homoplazija gali atsispindėti panašiose struktūrose, tokiose kaip delfino ir vėžlio pelekai.

Šaltinis: Johnas Romanesas (1848–1894), per „Wikimedia Commons“

Svarba evoliucijoje

Homologija yra pagrindinė evoliucijos biologijos sąvoka, nes tik ji
tinkamai atspindi bendrą organizmų protėvį.

Jei norėtume rekonstruoti filogeniją, kad nustatytume dviejų rūšių giminystę, protėvius ir palikuonių santykius, o per klaidą naudosime savybę, kuri turi tik formą ir funkciją, padarytume klaidingas išvadas.

Pvz., Jei norėtume nustatyti šikšnosparnių, paukščių ir delfinų santykius ir klaidingai naudoti sparnus kaip homologinį personažą, darytume išvadą, kad šikšnosparniai ir paukščiai yra labiau susiję vienas su kitu, o ne šikšnosparnis su delfinu.

A priori mes žinome, kad šis santykis nėra tikras, nes mes žinome, kad šikšnosparniai ir delfinai yra žinduoliai ir yra labiau susiję vienas su kitu, nei kiekviena grupė su paukščiais. Todėl mes, be kitų, turime naudoti homologinius ženklus, tokius kaip pieno liaukos, trys maži vidurinės ausies kaulai.

Nuorodos

1. Salė, BK (red.). (2012). Homologija: hierarchinis lyginamosios biologijos pagrindas. Akademinė spauda.
2. Kardongas, KV (2006). Stuburiniai gyvūnai: lyginamoji anatomija, funkcijos, evoliucija. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Homologijos samprata, kaip vystymosi mechanizmų įvertinimo pagrindas: tiriant atrankinį dėmesį per visą gyvenimą. Vystymosi psichobiologija, 55 (1), 76–83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., ir Van Loon, B. (2011). DNR: pasaulį sukrėtusios molekulės grafinis vadovas. Columbia University Press.
5. Scharff, C., ir Petri, J. (2011). Evo-devo, gilioji homologija ir „FoxP2“: poveikis kalbos ir kalbos raidai. Filosofiniai Londono karališkosios draugijos sandoriai. B serija, Biologijos mokslai, 366 (1574), 2124–40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosilijos, genai ir gyvūnų galūnių raida. „Nature“, 388 (6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Gilioji homologija ir evoliucijos naujovės ištakos. „Nature“, 457 (7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evoliucija: biologijos pagrindas. Pietų projektas.