KAS IR HOMOLOĢIJA BIOLOĢIJĀ? (AR PIEMĒRIEM) - BIOLOĢIJA - 2025

Homoloģija ir struktūra, orgāns vai process divām personām, kas var izsekot atpakaļ uz kopīgu izcelsmi. Sarakstam nav jābūt identiskam, struktūru var modificēt katrā pētītajā līnijā. Piemēram, mugurkaulnieku locekļi ir homologiski viens otram, jo ​​struktūru var izsekot līdz šīs grupas kopējam senčam.

Homoloģijas veido salīdzinošās bioloģijas pamatu. To var pētīt dažādos līmeņos, ieskaitot molekulas, gēnus, šūnas, orgānus, uzvedību utt. Tāpēc tas ir būtisks jēdziens dažādās bioloģijas jomās.

Avots: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); tulkojis Angelito7, izmantojot Wikimedia Commons

Vēsturiskā perspektīva

Homoloģija ir jēdziens, kas visā vēsturē ir saistīts ar morfoloģiju klasifikāciju un izpēti, un tās saknes ir atrodamas salīdzinošajā anatomijā. Tā jau bija parādība, kuru intuitīvi domājuši tādi domātāji kā Aristotelis, kuri bija pazīstami ar līdzīgām struktūrām dažādos dzīvniekos.

Belsons 1555. gadā publicēja darbu, kas atspoguļoja virkni salīdzinājumu starp putnu un zīdītāju skeletiem.

Geoffroy Saint-Hilaire pastāvēja formas vai sastāvs struktūrās, kas varēja atšķirties organismos, taču attiecībās un savienojumā ar blakus esošajām struktūrām joprojām bija zināma noturība. Tomēr Senhilaire aprakstīja šos procesus kā analogus.

Lai gan terminam bija tā priekšgājēji, vēsturiski tas tiek attiecināts uz zoologu Ričardu Ovenu, kurš to definēja kā: "viens un tas pats orgāns dažādiem dzīvniekiem katrā formas un funkcijas variācijā".

Owen ticēja sugu nemainībai, taču uzskatīja, ka atbilstībai starp organismu struktūrām ir nepieciešams skaidrojums. Raugoties no pirmsdvarvinistiskā un anti-evolucionārā viedokļa, Ovens savu ideju koncentrēja uz “arheotipiem” - sava veida shēmu vai plānu, ko sekoja dzīvnieku grupas.

Kas ir homoloģija?

Pašlaik termins homoloģija tiek definēts kā divas struktūras, procesi vai raksturlielumi, kuriem ir kopīgs sencis. Tas ir, struktūru var savlaicīgi izsekot līdz tādai pašai īpašībai kopīgajā senčā.

Sērijas homoloģija

Sērijas homoloģija ir īpašs homoloģijas gadījums, kad viena un tā paša organisma secīgās un atkārtotās daļas ir līdzīgas (divas sugas vai divi indivīdi vairs netiek salīdzināti).

Tipiski sērijveida homoloģiju piemēri ir skriemeļu ķēde mugurkaulāja mugurkaulā, secīgās filiāles arkas un muskuļu segmenti, kas iet gar ķermeni.

Molekulārās homoloģijas

Molekulārā līmenī mēs varam atrast arī homoloģijas. Acīmredzamākais ir kopīgais ģenētiskais kods visiem dzīvajiem organismiem.

Nav iemesla, kāpēc noteikta aminoskābe ir saistīta ar noteiktu kodonu, jo tā ir patvaļīga izvēle - tāpat kā cilvēka valoda ir patvaļīga. Nav iemesla, kāpēc par “krēslu” to vajadzētu saukt, bet mēs to darām tāpēc, ka to uzzinājām no kāda cilvēka, mūsu senča. Tas pats attiecas uz kodu.

Loģiskākais iemesls, kāpēc visiem organismiem ir kopīgs ģenētiskais kods, ir tas, ka šo formu kopīgais sencis izmantoja to pašu sistēmu.

Tas pats attiecas uz vairākiem metabolisma ceļiem, kas atrodas plašā diapazonā organismu, piemēram, piemēram, glikolīze.

Dziļa homoloģija

Molekulārās bioloģijas parādīšanās un spēja secēt deva ceļu jauna termina ienākšanai: dziļa homoloģija. Šie atklājumi ļāva mums secināt, ka, lai arī divi organismi ir atšķirīgi morfoloģijas ziņā, tiem var būt kopīgs ģenētiskās regulācijas modelis.

Tādējādi dziļā homoloģija morfoloģiskajā evolūcijā piešķir jaunu skatījumu. Šis termins pirmo reizi tika izmantots ietekmīgā rakstā prestižajā žurnālā Nature ar nosaukumu: Fosilijas, gēni un dzīvnieku ekstremitāšu evolūcija.

Shubin et al., Raksta autori, to definē kā "tādu ģenētisko ceļu esamību, kas iesaistīti regulēšanā, ko izmanto, lai konstruētu dzīvniekiem raksturīgās pazīmes, kas atšķiras morfoloģijas ziņā un filoģenētiski tālu". Citiem vārdiem sakot, dziļas homoloģijas var atrast līdzīgās struktūrās.

Pax6 gēnam ir neaizstājama loma redzes veidošanā gliemjos, kukaiņos un mugurkaulniekos. Hox gēni, no otras puses, ir svarīgi ekstremitāšu uzbūvei zivīs un tetrapodu ekstremitātēs. Abi ir dziļu homoloģiju piemēri.

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

Avots: PhiLiP, izmantojot Wikimedia Commons

Analoģija un homoplāzija

Ja vēlaties izpētīt divu procesu vai struktūras līdzību, to var izdarīt, ņemot vērā funkciju un izskatu, nevis tikai ievērojot kopīgā senča kritēriju.

Tādējādi ir divi saistīti termini: analoģija, kas raksturo raksturlielumus ar līdzīgām funkcijām un kuriem var būt vai nevar būt kopīgs sencis.

No otras puses, homoplāzija attiecas uz struktūrām, kas vienkārši izskatās līdzīgas. Lai arī šie termini radās 19. gadsimtā, tie ieguva popularitāti, parādoties evolūcijas idejām.

Piemēram, tauriņu un putnu spārniem ir tāda pati funkcija: lidojums. Tādējādi mēs varam secināt, ka tie ir analogi, tomēr mēs nevaram izsekot to izcelsmei līdz kopējam senčam ar spārniem. Šī iemesla dēļ tās nav homoloģiskas struktūras.

Tas pats attiecas uz sikspārņu un putnu spārniem. Tomēr kaulus, kas veidojas, ja tie ir homologiski viens otram, jo ​​mēs varam izsekot šo līniju kopīgajai izcelsmei, kam ir augšējo ekstremitāšu kaulu struktūra: apakšstilba, kubiskā, rādiusa, falangas utt. Ņemiet vērā, ka šie nosacījumi nav savstarpēji izslēdzoši.

Homoplāziju var atspoguļot līdzīgās struktūrās, piemēram, delfīna un bruņurupuča spuras.

Avots: Džons Romāns (1848-1894), izmantojot Wikimedia Commons

Svarīgums evolūcijā

Homoloģija ir evolūcijas bioloģijas pamatjēdziens, jo tikai tā
adekvāti atspoguļo organismu kopējos priekštečus.

Ja mēs vēlamies rekonstruēt filoģenēzi, lai noteiktu divu sugu radniecību, senčus un pēcnācēju attiecības, un kļūdaini mēs izmantojam pazīmi, kurai ir tikai forma un funkcija, mēs izdarītu nepareizus secinājumus.

Piemēram, ja mēs vēlamies noteikt sikspārņu, putnu un delfīnu attiecības un kļūdaini izmantot spārnus kā homologu raksturu, mēs nonāksim pie secinājuma, ka sikspārņi un putni ir vairāk saistīti viens ar otru, nevis sikspārnis ar delfīnu.

A priori mēs zinām, ka šīs attiecības nav patiesas, jo mēs zinām, ka sikspārņi un delfīni ir zīdītāji un ir vairāk saistīti viens ar otru, nevis katra grupa ar putniem. Tāpēc mums cita starpā jāizmanto homologi simboli, piemēram, piena dziedzeri, trīs mazie vidusauss kauli.

Atsauces

1. Halle, BK (Red.). (2012). Homoloģija: salīdzinošās bioloģijas hierarhiskais pamats. Akadēmiskā prese.
2. Kardongs, KV (2006). Mugurkaulnieki: salīdzinošā anatomija, funkcijas, evolūcija. Makgreivs.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Homoloģijas jēdziens kā attīstības mehānismu novērtēšanas pamats: selektīvas uzmanības izpēte visā dzīves laikā. Attīstības psihobioloģija, 55 (1), 76-83.
4. Rozenfīlds, I., Zifs, E., un Van Loons, B. (2011). DNS: grafiskais ceļvedis molekulā, kas satricināja pasauli. Columbia University Press.
5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, dziļā homoloģija un FoxP2: ietekme uz runas un valodas attīstību. Londonas Karaliskās biedrības filozofiskie darījumi. B sērija, Bioloģiskās zinātnes, 366 (1574), 2124–40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosilijas, gēni un dzīvnieku ekstremitāšu evolūcija. Daba, 388 (6643), 639.
7. Šubins, N., Tabins, C., un Kerols, S. (2009). Dziļā homoloģija un evolūcijas jaunuma pirmsākumi. Daba, 457 (7231), 818.
8. Solers, M. (2002). Evolūcija: bioloģijas pamats. Dienvidu projekts.