ŠTO JE HOMOLOGIJA U BIOLOGIJI? (S PRIMJERIMA) - BIOLOGIJA - 2025

Homologija je struktura, organa ili postupak u dvije osobe koje se mogu pratiti unatrag do zajedničkog pretka. Dopisništvo ne mora biti identično, struktura se može mijenjati u svakoj proučenoj lozi. Na primjer, pripadnici kralježnjaka homologni su jedni drugima, budući da se struktura može povezati s uobičajenim pretkom ove skupine.

Homologije su osnova komparativne biologije. Može se proučavati na različitim razinama, uključujući molekule, gene, stanice, organe, ponašanje i tako dalje. Stoga je presudan koncept u raznim područjima biologije.

Izvor: Volkov Vladislav Petrovič (Vladlen666); prijevod Angelito7, putem Wikimedia Commons

Povijesna perspektiva

Homologija je koncept koji je kroz povijest povezan s klasifikacijom i proučavanjem morfologija, a njezini korijeni nalaze se u komparativnoj anatomiji. To je već bio fenomen kojeg su intuitirali mislioci poput Aristotela, koji su bili upoznati sa sličnim strukturama kod različitih životinja.

Belon je 1555. godine objavio djelo koje predstavlja niz usporedbi kostura ptica i sisavaca.

Za Geoffroya Saint-Hilairea postojali su oblici ili sastavi u strukturama koji su se mogli razlikovati u organizmima, ali još uvijek je postojala izvjesna postojanost u odnosu i povezanosti sa susjednim strukturama. Međutim, Saint-Hilaire je te procese opisala kao analogne.

Iako je izraz imao svoje prethodnike, povijesno ga pripisuje zoologu Richardu Owenu, koji ga je definirao kao: "isti organ kod različitih životinja u svakoj varijaciji oblika i funkcije."

Owen je vjerovao u nepromjenjivost vrsta, ali smatrao je da korespondencija između struktura organizama treba objašnjenje. Sa predarvinističkog i antievolucijskog stajališta, Owen je svoj koncept usmjerio na "arhetipove" - ​​neku vrstu sheme ili plana kojeg su slijedile životinjske grupe.

Što je homologija?

Trenutno se termin homologija definira kao dvije strukture, procesi ili karakteristike koje imaju zajedničkog pretka. Odnosno, struktura se u vremenu može pratiti prema istoj karakteristici zajedničkog pretka.

Serijska homologija

Serijska homologija je poseban slučaj homologije, gdje postoji sličnost uzastopnih i ponovljenih dijelova u istom organizmu (dvije vrste ili dvije jedinke se više ne uspoređuju).

Tipični primjeri serijskih homologija su lanac kralježaka u kralježnici kralježnjaka, uzastopni granasti lukovi i mišićni segmenti koji se protežu duž tijela.

Molekularne homologije

Na molekularnoj razini možemo naći i homologije. Najočitije je postojanje zajedničkog genetskog koda za sve žive organizme.

Nema razloga zašto je određena aminokiselina povezana s određenim kodonom, jer je to proizvoljni izbor - baš kao što je ljudski jezik proizvoljan. Ne postoji razlog zašto bi se „stolica“ tako zvala, ali to radimo jer smo to naučili od nekoga, našeg pretka. Isto se odnosi na kod.

Najlogičniji razlog zašto svi organizmi dijele genetski kod je taj što je zajednički predak ovih oblika koristio isti sustav.

Isto vrijedi za brojne metaboličke putove prisutne u širokom rasponu organizama, kao što je, na primjer, glikoliza.

Duboka homologija

Pojava molekularne biologije i sposobnost sekvenciranja ustupila je mjesto novom pojavu: duboka homologija. Ova otkrića omogućila su zaključak da iako su dva organizma različita u pogledu njihove morfologije, mogu dijeliti obrazac genetske regulacije.

Dakle, duboka homologija donosi novu perspektivu morfološkoj evoluciji. Izraz se prvi put koristio u utjecajnom članku u prestižnom časopisu Nature pod naslovom: Fosili, geni i evolucija udova životinja.

Shubin i suradnici, autori članka, definiraju ga kao "postojanje genetskih putova uključenih u regulaciju koja se koristi za konstruiranje karakteristika u životinja koje su različite u morfološkoj i filogenetskoj udaljenosti". Drugim riječima, duboke homologije mogu se naći u analognim strukturama.

Pax6 gen igra nezamjenjivu ulogu u stvaranju vida u mekušcima, insektima i kralježnjacima. S druge strane, hoks geni važni su za izgradnju udova u udovima riba i tetrapoda. Oba su primjera dubokih homologija.

Izvor: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE., putem Wikimedia Commonsa

Izvor: PhiLiP, putem Wikimedia Commons

Analogija i homoplazija

Kad želite proučiti sličnost dva procesa ili strukture, to se može učiniti u smislu funkcije i izgleda, a ne samo slijedeći kriterij zajedničkog pretka.

Dakle, postoje dva povezana termina: analogija koja opisuje karakteristike sa sličnim funkcijama i može imati ili ne mora imati zajedničkog pretka.

S druge strane, homoplazija se odnosi na strukture koje jednostavno sliče. Iako su ovi pojmovi nastali u 19. stoljeću, oni su stekli popularnost pojavom evolucijskih ideja.

Na primjer, krila leptira i ptica imaju istu funkciju: let. Dakle, možemo zaključiti da su analogne, ali ne možemo pratiti njihovo podrijetlo do zajedničkog pretka s krilima. Iz tog razloga, oni nisu homologne strukture.

Isto vrijedi i za krila šišmiša i ptica. Međutim, kosti koje se sastoje ako su homologne jedna drugoj, jer možemo pratiti zajedničko podrijetlo ovih rodova koji dijele uzorak kostiju gornjih udova: nadlahtnica, kubika, radijus, falange itd. Napominjemo da se izrazi međusobno ne isključuju.

Homoplazija se može ogledati u sličnim strukturama, poput peraja dupina i kornjače.

Izvor: John Romanes (1848.-1894.), Putem Wikimedia Commonsa

Važnost u evoluciji

Homologija je ključni pojam u evolucijskoj biologiji, jer samo ona na

odgovarajući način odražava zajedničko porijeklo organizama.

Ako želimo rekonstruirati filogeniju kako bi uspostavili rodbinske, rodne i potomstvene odnose dviju vrsta, a greškom bismo koristili karakteristiku koja dijeli samo oblik i funkciju, došli bismo do pogrešnih zaključaka.

Na primjer, ako želimo utvrditi odnos između šišmiša, ptica i dupina i pogrešno upotrijebiti krila kao homologni lik, došli bismo do zaključka da su šišmiši i ptice međusobno više povezani nego šišmiš i dupin.

A priori znamo da taj odnos nije istinit, jer znamo da su šišmiši i delfini sisavci i da su više povezani jedno sa drugim nego sa svakom skupinom s pticama. Stoga moramo koristiti homologne znakove, poput mliječnih žlijezda, tri male kosti srednjeg uha, između ostalih.

Reference

1. Hall, BK (ur.). (2012). Homologija: hijerarhijska osnova komparativne biologije. Akademska štampa.
2. Kardong, KV (2006). Kralježnjaci: komparativna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., i Bahrick, LE (2012). Koncept homologije kao osnova za ocjenu razvojnih mehanizama: istraživanje selektivne pažnje kroz cijeli životni vijek. Razvojna psihobiologija, 55 (1), 76-83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., i Van Loon, B. (2011). DNK: Grafički vodič za molekule koje su uzdrmale svijet. Columbia University Press.
5. Scharff, C., i Petri, J. (2011). Evo-devo, duboka homologija i FoxP2: implikacije na evoluciju govora i jezika. Filozofske transakcije Kraljevskog društva u Londonu. Serija B, Biološke znanosti, 366 (1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., i Carroll, S. (1997). Fosili, geni i evolucija udova životinja. Priroda, 388 (6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., i Carroll, S. (2009). Duboka homologija i izvori evolucijske novosti. Priroda, 457 (7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evolucija: osnova biologije. Projekt Jug.