HVA ER EN HOMOLOGI INNEN BIOLOGI? (MED EKSEMPLER) - BIOLOGI - 2026

En homologi er en struktur, organ eller prosess hos to individer som kan føres tilbake til et vanlig opphav. Korrespondansen trenger ikke å være identisk, strukturen kan modifiseres i hver undersøkte avstamning. For eksempel er medlemmer av virveldyr homologe med hverandre, siden strukturen kan føres tilbake til den felles stamfaren til denne gruppen.

Homologier representerer grunnlaget for sammenlignende biologi. Det kan studeres på forskjellige nivåer, inkludert molekyler, gener, celler, organer, atferd og så videre. Derfor er det et avgjørende konsept på forskjellige områder av biologi.

Kilde: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); oversettelse av Angelito7, via Wikimedia Commons

Historisk perspektiv

Homologi er et konsept som har vært knyttet til klassifisering og studie av morfologier gjennom historien, og dens røtter finnes i komparativ anatomi. Det var allerede et fenomen intuisert av tenkere som Aristoteles, som var kjent med lignende strukturer i forskjellige dyr.

Belon publiserte i år 1555 et verk som representerte en serie sammenligninger mellom skjelettene til fugler og pattedyr.

For Geoffroy Saint-Hilaire var det former eller sammensetning i strukturene som kunne variere i organismer, men det var fremdeles en viss konstans i forholdet og forbindelsen til tilstøtende strukturer. Imidlertid beskrev Saint-Hilaire disse prosessene som analoge.

Selv om begrepet hadde sine forgjengere, tilskrives det historisk sett zoologen Richard Owen, som definerte det som: "det samme organet i forskjellige dyr under hver variant av form og funksjon."

Owen trodde på artenes uforanderlighet, men følte at samsvaret mellom organismenes strukturer trengte en forklaring. Fra et før-darwinistisk og anti-evolusjonært synspunkt fokuserte Owen konseptet sitt på “arkeotyper” - en slags plan eller plan som dyregrupper fulgte.

Hva er homologi?

Foreløpig er begrepet homologi definert som to strukturer, prosesser eller kjennetegn som har en felles stamfar. Det vil si at strukturen kan føres tilbake i tid til den samme egenskapen i den felles stamfaren.

Seriell homologi

Seriell homologi er et spesielt tilfelle av homologi, der det er likhet mellom suksessive og gjentatte deler i den samme organismen (to arter eller to individer blir ikke lenger sammenlignet).

Typiske eksempler på serielle homologier er ryggvirvlene i ryggraden, de påfølgende grenbuer og muskelsegmentene som løper langs kroppen.

Molekylære homologier

På molekylært nivå kan vi også finne homologier. Det mest åpenbare er eksistensen av en felles genetisk kode for alle levende organismer.

Det er ingen grunn til at en viss aminosyre er relatert til et spesifikt kodon, da det er et vilkårlig valg - på samme måte som menneskelig språk er vilkårlig. Det er ingen grunn til at "stol" skal kalles det, men vi gjør det fordi vi lærte det fra noen, vår forfader. Det samme gjelder koden.

Den mest logiske grunnen til at alle organismer deler den genetiske koden er fordi den felles stamfaren til disse formene brukte det samme systemet.

Det samme er tilfelle for en rekke metabolske veier som er til stede i et bredt spekter av organismer, for eksempel glykolyse.

Dyp homologi

Ankomsten av molekylærbiologi og evnen til sekvens, ga vei for ankomsten av et nytt begrep: dyp homologi. Disse funnene tillot å konkludere at selv om to organismer er forskjellige når det gjelder deres morfologi, kan de dele et mønster av genetisk regulering.

Dermed bringer dyp homologi et nytt perspektiv på morfologisk utvikling. Begrepet ble brukt for første gang i en innflytelsesrik artikkel i det prestisjetunge tidsskriftet Nature med tittelen: Fossiler, gener og utviklingen av dyrelemmer.

Shubin et al., Forfattere av artikkelen, definerer den som "eksistensen av genetiske veier involvert i regulering som brukes til å konstruere egenskaper hos dyr som er forskjellige i form av morfologi og fylogenetisk fjern". Med andre ord kan dype homologier finnes i analoge strukturer.

Pax6-genet spiller en uunnværlig rolle i generasjonen av synet i bløtdyr, insekter og virveldyr. Hox-gener er derimot viktig for lemkonstruksjon i fisk og tetrapod lemmer. Begge er eksempler på dype homologier.

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

Kilde: PhiLiP, via Wikimedia Commons

Analogi og homoplasi

Når du vil studere likheten mellom to prosesser eller struktur, kan det gjøres med tanke på funksjon og utseende, og ikke bare etter kriteriet til felles stamfar.

Dermed er det to beslektede begrep: analogien som beskriver kjennetegn med lignende funksjoner og kanskje ikke har en felles stamfar.

På den annen side refererer homoplasia til strukturer som ganske enkelt ser like ut. Selv om disse begrepene oppsto på 1800-tallet, fikk de popularitet med ankomsten av evolusjonsideer.

For eksempel har vingene til sommerfugler og fugler den samme funksjonen: flyging. Dermed kan vi konkludere med at de er analoge, men vi kan ikke spore deres opprinnelse til en felles stamfar med vinger. Av denne grunn er de ikke homologe strukturer.

Det samme gjelder vinger av flaggermus og fugl. Imidlertid er benene som utgjør hvis de er homologe med hverandre, fordi vi kan spore et vanlig opphav til disse avstamningene som deler mønsteret av bein i overekstremitetene: humerus, kubikk, radius, falloser, etc. Merk at vilkårene ikke er gjensidig eksklusive.

Homoplasia kan gjenspeiles i lignende strukturer, for eksempel finner en delfin og en skilpadde.

Kilde: John Romanes (1848-1894), via Wikimedia Commons

Betydningen i evolusjonen

Homologi er et sentralt begrep i evolusjonsbiologien, siden det bare reflekterer
organismenes vanlige aner.

Hvis vi ønsker å rekonstruere en fylogeni for å etablere slektskap, aner og avstamming av to arter, og ved en feil bruker vi en egenskap som bare deler form og funksjon, vil vi komme til feil konklusjoner.

Hvis vi for eksempel vil bestemme forholdet mellom flaggermus, fugl og delfiner og feilaktig bruker vinger som en homolog karakter, ville vi kommet til at flaggermus og fugl er mer relatert til hverandre enn flaggermusen til delfinen.

I forveien vet vi at dette forholdet ikke er sant, fordi vi vet at flaggermus og delfiner er pattedyr og er mer relatert til hverandre enn hver gruppe med fugler. Derfor må vi bruke homologe karakterer, som brystkjertlene, de tre små beinene i mellomøret, blant andre.

referanser

1. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grunnlaget for sammenlignende biologi. Academic Press.
2. Kardong, KV (2006). Virveldyr: komparativ anatomi, funksjon, evolusjon. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Begrepet homologi som grunnlag for å evaluere utviklingsmekanismer: utforske selektiv oppmerksomhet over hele levetiden. Utviklingspsykobiologi, 55 (1), 76-83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: En grafisk guide til molekylen som rystet verden. Columbia University Press.
5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, dyp homologi og FoxP2: implikasjoner for utviklingen av tale og språk. Filosofiske transaksjoner fra Royal Society of London. Serie B, Biologiske vitenskaper, 366 (1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossiler, gener og utviklingen av dyre lemmer. Nature, 388 (6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Dyp homologi og opprinnelsen til evolusjonær nyhet. Nature, 457 (7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evolusjon: grunnlaget for biologi. Sør-prosjektet.