Homologiczne i analogiczne struktury (z przykładami)



The struktura homologiczna są częściami biologicznego organizmu, które mają wspólnego przodka, podczas gdy analogiczne pełnią podobne funkcje. Porównując dwa procesy lub struktury, możemy przypisać je jako homologi i analogi.

Koncepcje te zyskały popularność po pojawieniu się teorii ewolucyjnej, a ich rozpoznanie i rozróżnienie są kluczem do pomyślnej rekonstrukcji związków filogenetycznych między istotami organicznymi.

Indeks

  • 1 Podstawy teoretyczne
  • 2 Jak diagnozuje się homologie i analogie?
  • 3 Dlaczego istnieją analogie?
  • 4 Przykłady
    • 4.1 - Forma wrzecionowata u zwierząt wodnych
    • 4,2-Zęby u anuranów
    • 4.3 - Występy między torbaczami australijskimi a ssakami południowoamerykańskimi
    • 4.4 Kaktus
  • 5 Konsekwencje mylenia analogicznej struktury z homologiczną
  • 6 referencji

Podstawy teoretyczne

W dwóch gatunkach charakter jest zdefiniowany jako homolog, jeśli pochodzi od wspólnego przodka. To mogło być intensywnie zmodyfikowane i niekoniecznie musi mieć tę samą funkcję.

Jeśli chodzi o analogie, niektórzy autorzy często używają synonimicznie i zamiennie z terminem homoplazja, aby odnieść się do podobnych struktur, które występują u dwóch lub więcej gatunków i nie mają wspólnego przodka w pobliżu.

Natomiast w innych źródłach termin analogia jest używany do określenia podobieństwa dwóch lub więcej struktur pod względem funkcji, podczas gdy homoplazja ogranicza się do oceny struktur podobnych do siebie, mówiących morfologicznie.

Ponadto postać może być homologiczna między dwoma gatunkami, ale stan postaci nie może. Pentadaktyl jest doskonałym przykładem tego faktu.

U ludzi i krokodyli możemy wyróżnić pięć palców, jednak nosorożce mają struktury z trzema palcami, które nie są homologiczne, ponieważ warunek ten ewoluował niezależnie.

Zastosowanie tych terminów nie ogranicza się do morfologii osobnika, można je również wykorzystać do opisu cech komórkowych, fizjologicznych, molekularnych itp..

Jak diagnozuje się homologie i analogie?

Chociaż terminy homologia i analogia są łatwe do zdefiniowania, nie są łatwe do zdiagnozowania.

Ogólnie biolodzy sugerują, że pewne struktury są homologiczne względem siebie, jeśli istnieje odpowiednia pozycja w stosunku do innych części ciała i korespondencji w strukturze, w przypadku gdy struktura jest złożona. Badania embriologiczne odgrywają również ważną rolę w diagnozie.

W ten sposób wszelka korespondencja, która może istnieć w formie lub funkcji, nie jest użyteczną cechą do diagnozowania homologii.

Dlaczego istnieją analogie?

W większości przypadków - ale nie wszystkie - gatunki o podobnych cechach zamieszkują regiony lub strefy o podobnych warunkach i podlegają porównywalnej presji selekcyjnej.

Innymi słowy, gatunek rozwiązał problem w ten sam sposób, choć oczywiście nie świadomie.

Proces ten nazywany jest ewolucją zbieżną. Niektórzy autorzy wolą oddzielić ewolucyjną ewolucję od równoległości.

Zbieżna ewolucja lub konwergencja prowadzi do powstawania powierzchownych podobieństw, które występują poprzez zróżnicowane ścieżki rozwojowe. Z drugiej strony równoległość obejmuje podobne ścieżki rozwojowe.

Przykłady

-Forma wrzecionowata u zwierząt wodnych

W czasach arystotelesowskich wrzecionowaty aspekt ryby i wieloryba uznano za wystarczający do pogrupowania obu organizmów w szeroką i nieprecyzyjną kategorię „ryby”.

Jednak kiedy uważnie analizujemy wewnętrzną strukturę obu grup, możemy stwierdzić, że podobieństwo jest wyłącznie zewnętrzne i powierzchowne.

Stosując myślenie ewolucyjne, możemy założyć, że przez miliony lat siły ewolucyjne korzystały ze zwiększonej częstotliwości jednostek wodnych prezentujących tę szczególną formę.

Możemy ponadto przypuszczać, że ta morfologia wrzecionowata przyniosła pewne korzyści, takie jak zmniejszenie tarcia i zwiększenie zdolności poruszania się w środowiskach wodnych.

Istnieje bardzo szczególny przypadek podobieństw między dwiema grupami zwierząt wodnych: delfinami i wymarłymi ichtiozaurami. Gdyby ciekawy czytelnik szukał obrazu tej ostatniej grupy zauropsydów, mógł łatwo pomylić go z delfinami.

-Zęby w anuros

Fenomenem, który może prowadzić do pojawienia się analogii, jest powrót postaci do jej formy przodków. W systematyce zdarzenie to może być mylące, ponieważ nie wszystkie gatunki potomne będą miały takie same cechy lub cechy.

Istnieją pewne gatunki żab, które z powodu ewolucyjnego odwrócenia uzyskały zęby w dolnej szczęce. „Normalnym” stanem żab jest brak zębów, chociaż ich wspólny przodek posiadał.

Błędem byłoby zatem sądzić, że zęby tych osobliwych żab są homologiczne w stosunku do zębów innej grupy zwierząt, ponieważ nie nabyły ich od wspólnego przodka.

-Podobieństwa między torbaczami australijskimi a ssakami południowoamerykańskimi

Podobieństwa istniejące między obiema grupami zwierząt pochodzą od wspólnego przodka - ssaka - ale zostały nabyte w sposób odmienny i niezależny w australijskich grupach ssaczych metaterian i południowoamerykańskich ssaków euteryjskich.

Kaktus

Przykłady analogii i homologii nie ograniczają się tylko do królestwa zwierząt, wydarzenia te są szeroko rozpowszechnione w złożonym i skomplikowanym drzewie życia.

W roślinach istnieje szereg adaptacji, które umożliwiają tolerancję na pustynne środowiska, takie jak soczyste łodygi, łodygi kolumnowe, kolce z funkcjami ochronnymi i znaczne zmniejszenie powierzchni liści (liści).

Nie jest jednak właściwe grupowanie wszystkich roślin, które mają te cechy jako kaktus, ponieważ osoby, które je niosą, nie nabyły ich od wspólnego przodka..

W rzeczywistości istnieją trzy odrębne rodziny phanerogamów: Euphorbiaceae, Cactaceae i Asclepiadaceae, których przedstawiciele uzyskali w sposób zbieżny adaptacje do suchych środowisk.

Konsekwencje mylenia analogicznej struktury z homologiczną

W biologii ewolucyjnej iw innych gałęziach biologii koncepcja homologii jest fundamentalna, ponieważ pozwala nam ustalić filogenezę istot organicznych - jedno z najbardziej widocznych zadań obecnych biologów.

Należy podkreślić, że tylko cechy homologiczne odpowiednio odzwierciedlają wspólne pochodzenie organizmów.

Rozważmy, że w pewnym badaniu chcemy wyjaśnić ewolucyjną historię trzech organizmów: ptaków, nietoperzy i myszy. Gdybyśmy wzięli na przykład charakterystykę skrzydeł do zrekonstruowania naszej filogenezy, doszlibyśmy do błędnego wniosku.

Dlaczego? Ponieważ ptaki i nietoperze mają skrzydła i zakładamy, że są one bardziej powiązane ze sobą niż myszą. Wiemy jednak a priori że zarówno myszy, jak i nietoperze są ssakami, więc są bardziej spokrewnione ze sobą niż ptak.

Następnie musimy szukać cech homologiczny które pozwalają nam prawidłowo wyjaśnić wzór. Na przykład obecność włosów lub gruczołów mlecznych.

Stosując tę ​​nową wizję, podamy poprawny wzór relacji: nietoperz i mysz są bardziej powiązane ze sobą niż każdy z ptakiem.

Referencje

  1. Arcas, L. P. (1861). Elementy zoologii. Druk Gabriela Alhambry.
  2. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hall, B. K. (wyd.). (2012). Homologia: hierarchiczna podstawa biologii porównawczej. Academic Press.
  4. Kardong, K. V. (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
  5. Lickliter, R. i Bahrick, L. E. (2012). Koncepcja homologii jako podstawa do oceny mechanizmów rozwojowych: badanie selektywnej uwagi w całym okresie życia. Psychobiologia rozwojowa, 55(1), 76-83.
  6. Raven, P. H., Evert, R. F., i Eichhorn, S. E. (1992). Biologia roślin (Tom 2). Odwróciłem się.
  7. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. South Project.