KAS IR HOMOPLĀZIJA? (AR PIEMĒRIEM) - BIOLOĢIJA - 2025

Homoplasy (no grieķu "homo", kas nozīmē pats, un "plasis" nozīmē veidā, paši formām) ir kopīgs pamats ar divām vai vairākām sugām, bet šī funkcija nav klāt viņu kopējā sencis. Homoplāzijas noteikšanas pamats ir evolūcijas neatkarība.

Homoplāzija starp struktūrām ir konverģējošas evolūcijas, paralēlismu vai evolūcijas apgriezienu rezultāts. Jēdziens ir pretstatā homoloģijas jēdzienam, kad sugu grupai raksturīgās pazīmes vai iezīme tika mantotas no kopīga senča.

Konverģenta evolūcija: fotoattēlā mēs redzam ichtiozauru, kas ir ļoti līdzīgs - gan ekoloģiski, gan mfoloģiski - delfīnam. Avots: veidotājs: Dmitrijs Bogdanovs

Kas ir homoplāzija?

Salīdzinošās anatomijas nozarē līdzības starp organismu daļām var novērtēt pēc senču, funkcijas un izskata.

Saskaņā ar Kardonga (2006) teikto, ja divām zīmēm ir kopīga izcelsme, tās tiek apzīmētas kā homoloģiskas. Ja līdzība ir raksturīga funkcijai, tiek apgalvots, ka divi procesi ir analogi. Visbeidzot, ja struktūru izskats ir līdzīgs, tā ir homoplāzija.

Tomēr citi autori koncepcijai piešķir plašāku jēgu (pārklājas ar analoģiju), iekļaujot jebkādu līdzību starp divām vai vairākām sugām, kurām nav kopīgas izcelsmes. Šajā koncepcijā izceļas notikuma evolucionārā neatkarība.

Termina izcelsme

Vēsturiski šie trīs termini tika izmantoti kopš pirms Darvinijas laikiem, tiem nebija nekādas evolūcijas nozīmes. Pēc Dārvina ierašanās un evolūcijas teoriju eksponenciālās attīstības termini ieguva jaunu nokrāsu, un līdzība tika interpretēta evolūcijas kontekstā.

Homoplazija bija termins, kuru 1870. gadā izgudroja Lankestere, lai apzīmētu līdzīgu īpašību neatkarīgu iegūšanu dažādās ciltsrakstos.

Džordžs Gailords Simpsons no savas puses ierosināja nodalīt līdzības pēc analoģijas, mīmikas un nejaušās līdzības, lai gan mūsdienās tās tiek uzskatītas par konverģenču piemēriem.

Homoplāzijas veidi

Tradicionāli homoplāzija tiek klasificēta konverģencē evolūcijā, evolūcijas paralēlēs un evolūcijas apgriezienos.

Pattersona (1988) pārskata mērķis ir noskaidrot terminu konverģence un paralēles lietojumu, jo tie bieži var būt mulsinoši vai nepareizi interpretēti. Dažiem autoriem atšķirība ir tikai patvaļīga, un viņi labprātāk lieto vispārīgo terminu homoplāzija.

Citi norāda, ka, lai arī terminu atšķirība nav pārāk skaidra, tie galvenokārt atšķiras attiecībās starp iesaistītajām sugām. Saskaņā ar šo uzskatu, ja līnijas, kurām ir līdzīgas īpašības, ir tālu, tā ir konverģence. Turpretī, ja cilts ir cieši saistītas, tā ir paralēle.

Trešais tips ir apgriezieni, kad raksturlielums ir mainījies un laika gaitā atgriežas sākotnējā vai senču stāvoklī. Piemēram, delfīni un citi vaļveidīgie ir izveidojuši optimālu peldēšanai paredzētu ķermeni, kas atgādina potenciālo ūdens senču, no kura tie attīstījās pirms miljoniem gadu.

Apgriezieni morfoloģijas līmenī parasti ir reti un grūti identificējami. Tomēr molekulu evolūcijas apgriezieni - tas ir, gēnu līmenī - ir ļoti bieži.

Homoplāzijas: izaicinājumi pirms evolūcijas vēstures rekonstrukcijas

Rekonstruējot dažādu paaudžu evolūcijas vēsturi, ir svarīgi zināt, kuras pazīmes ir homoloģiskas un kuras ir vienkāršas homoplāzijas.

Ja mēs novērtējam attiecības starp grupām, ļaujot sevi vadīt homoplāzijām, mēs iegūsim kļūdainus rezultātus.

Piemēram, ja mēs novērtējam jebkuru zīdītāju, vaļus un zivis pēc to modificētajām spuras formas ekstremitātēm, mēs nonāksim pie secinājuma, ka zivis un vaļi ir savstarpēji vairāk saistīti, nekā abas grupas ir zīdītājam.

Tā kā mēs zinām a priori šo grupu vēsturi - mēs zinām, ka vaļi ir zīdītāji -, mēs viegli varam secināt, ka šī hipotētiskā filoģenēze (ciešās attiecības starp zivīm un vaļiem) ir kļūda.

Tomēr, novērtējot grupas, kuru attiecības nav skaidras, homoplāzijas rada neērtības, kuras nav tik viegli noskaidrot.

Kāpēc pastāv homoplāzijas?

Līdz šim mēs esam sapratuši, ka dabā "parādīšanās var maldināt". Ne visi nedaudz līdzīgi organismi ir radniecīgi - tādā pašā veidā, ka divi cilvēki fiziski var būt ļoti līdzīgi, bet nav saistīti. Pārsteidzoši, ka šī parādība ir ļoti izplatīta dabā.

Bet kāpēc tas tiek pasniegts? Vairumā gadījumu homoplāzija rodas kā pielāgošanās līdzīgai videi. Tas ir, abas līnijas ir pakļautas līdzīgam selektīvam spiedienam, kas noved pie "problēmas" vienādas risināšanas.

Atgriezīsimies pie vaļu un zivju piemēra. Lai arī šīs cilts ir izteikti atšķirīgas, tās abas saskaras ar ūdens dzīvi. Tādējādi dabiskā atlase dod priekšroku kausētiem, spurainiem ķermeņiem, kas efektīvi pārvietojas ūdenstilpēs.

Pārstrukturēšanas jēdzieni: dziļas homoloģijas

Katrs sasniegums bioloģijas attīstībā nozīmē jaunas zināšanas evolūcijai - un molekulārā bioloģija nav izņēmums.

Izmantojot jaunās secības noteikšanas metodes, ir identificēts milzīgs gēnu un ar tiem saistīto produktu skaits. Turklāt evolūcijas attīstības bioloģija ir veicinājusi arī šo jēdzienu modernizāciju.

1977. gadā Šons Kerols un līdzstrādnieki izstrādāja dziļas homoloģijas jēdzienu, kas tika definēts kā nosacījums, kad struktūras augšanai un attīstībai dažādās cilts formās ir tas pats ģenētiskais mehānisms, kuru viņi mantoja no kopīga senča.

Ņemiet piemēru acīm bezmugurkaulniekiem un mugurkaulniekiem. Acis ir sarežģīti fotoreceptori, kurus mēs atrodam dažādās dzīvnieku grupās. Tomēr ir skaidrs, ka šo dzīvnieku kopējam senčam nebija sarežģītu acu. Padomāsim par savām un galvkāju acīm: tās ir radikāli atšķirīgas.

Neskatoties uz atšķirībām, acīm ir dziļa senība, jo opsīni attīstījās no senču opsīna un visu acu attīstību kontrolē viens un tas pats gēns: Pax 6.

Tātad acis ir homoloģiskas vai saplūstošas? Atbilde ir abas, tā ir atkarīga no līmeņa, kurā jūs novērtējat situāciju.

Zīdītāji un zīdītāji: saplūšanas starojums

Dabā ir daudz homoplāziju piemēru. Viens no interesantākajiem ir Amerikas placentas zīdītāju un Austrālijas marsupialu saplūšana - divas ciltstēvas, kas atšķīrās pirms vairāk nekā 130 miljoniem gadu.

Abās vidēs mēs atrodam ļoti līdzīgas formas. Šķiet, ka katram zīdītājam ir savs "ekvivalents" morfoloģijas un ekoloģijas ziņā Austrālijā. Tas ir, niša, kuru zīdītājs aizņem Amerikā, Austrālijā, ir aizņemts līdzīgs marsupial.

Dzimumzīme Amerikā atbilst Austrālijas marsupial dzimumzīmei, skudru priekštečim numbat (Myrmecobius fasciatus), pelei līdz marsupial pelei (dzimta Dasyuridae), lemuram līdz gurķim (Phalanger maculatus), vilkam - Tasmānijas vilkam.

Atsauces

1. Doolitls, RF (1994). Konverģenta attīstība: vajadzība būt skaidrai. Bioķīmisko zinātņu tendences, 19. (1), 15. – 18.
2. Grīnbergs, G., & Haraway, MM (1998). Salīdzinošā psiholoģija: rokasgrāmata. Routledge.
3. Kardongs, KV (2006). Mugurkaulnieki: salīdzinošā anatomija, funkcijas, evolūcija. Makgreivs.
4. Kliman, RM (2016). Evolūcijas bioloģijas enciklopēdija. Akadēmiskā prese.
5. Lososs, JB (2013). Prinstonas ceļvedis evolūcijai. Princeton University Press.
6. Makgejs, GR (2011). Konverģenta evolūcija: skaistākās ir ierobežotās formas. MIT nospiediet.
7. Rīss, SA (2009). Evolūcijas enciklopēdija. Infobase izdevējdarbība.
8. Sandersons, MJ, un Huffords, L. (Red.). (deviņpadsmit deviņdesmit seši). Homoplazija: līdzības atkārtošanās evolūcijā. Elsevier.
9. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Bioloģija: jēdzieni un pielietojumi bez fizioloģijas. Cengage mācīšanās.
10. Stayton CT (2015). Ko nozīmē konverģenta evolūcija? Konverģences interpretācija un tās nozīme evolūcijas robežu meklējumos. Saskarnes fokuss, 5 (6), 20150039.
11. Tobins, AJ, un Dušeks, J. (2005). Jautā par dzīvi. Cengage mācīšanās.
12. Wake, DB, Wake, MH un Specht, CD (2011). Homoplazija: no modeļa noteikšanas līdz evolūcijas procesa un mehānisma noteikšanai. zinātne, 331 (6020), 1032-1035.
13. Zimmers, C., Emlens, DJ, un Perkins, AE (2013). Evolūcija: dzīves jēgas radīšana. CO: Roberts.