Τι είναι η ομολογία στη βιολογία; (με παραδείγματα)

Ένα ομολογία είναι μια δομή, όργανο ή διαδικασία σε δύο άτομα που μπορούν να αναχθούν σε μια κοινή προέλευση. Η αλληλογραφία δεν πρέπει να είναι πανομοιότυπη, η δομή μπορεί να τροποποιηθεί σε κάθε γραμμή που μελετήθηκε. Για παράδειγμα, τα μέλη των σπονδυλωτών είναι ομόλογα μεταξύ τους, καθώς η δομή μπορεί να ανιχνευθεί πίσω στον κοινό πρόγονο αυτής της ομάδας.

Οι ομολογίες αντιπροσωπεύουν τη βάση της συγκριτικής βιολογίας. Μπορεί να μελετηθεί σε διαφορετικά επίπεδα, συμπεριλαμβανομένων μορίων, γονιδίων, κυττάρων, οργάνων, συμπεριφοράς και ούτω καθεξής. Ως εκ τούτου, είναι μια κρίσιμη έννοια σε διάφορους τομείς της βιολογίας.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορική προοπτική
• 2 Τι είναι η ομολογία?
  • 2.1 Σειριακή ομολογία
  • 2.2 Μοριακές ομολογίες
  • 2.3 Βαθιά ομολογία
• 3 Αναλογία και ομολογία
• 4 Σημασία στην εξέλιξη
• 5 Αναφορές

Ιστορική προοπτική

Η ομολογία είναι μια έννοια που έχει συνδεθεί με την ταξινόμηση και τη μελέτη των μορφολογιών σε όλη την ιστορία και οι ρίζες της είναι σε συγκριτική ανατομία. Ήταν ήδη ένα φαινόμενο που ενθουσιάστηκε από τους στοχαστές όπως ο Αριστοτέλης, που γνώριζαν παρόμοιες δομές σε διαφορετικά ζώα.

Ο Belon, το έτος 1555, δημοσίευσε ένα έργο που αντιπροσωπεύει μια σειρά συγκρίσεων μεταξύ των σκελετών των πτηνών και των θηλαστικών.

Για τον Geoffroy Saint-Hilaire υπήρχαν μορφές ή σύνθεση στις δομές που θα μπορούσαν να διαφέρουν στους οργανισμούς, αλλά υπήρχε ακόμα κάποια σταθερότητα στη σχέση και σε σχέση με τις παρακείμενες δομές. Ωστόσο, ο Saint.Hilaire χαρακτήρισε αυτές τις διαδικασίες ως ανάλογες.

Αν και ο όρος είχε προκατόχους του, αποδίδεται ιστορικά σε ζωολόγος Richard Owen, ο οποίος θα ορίζεται ως «το ίδιο όργανο σε διαφορετικά ζώα κάτω από κάθε μεταβολή της μορφής και λειτουργίας».

Owen πίστευαν στην αμετάβλητο των ειδών, αλλά αισθάνθηκε ότι η αντιστοιχία μεταξύ των δομών των οργανισμών που απαιτείται μια εξήγηση. Από μια προ-δαρβινική και αντι-εξελικτική άποψη, Owen γύρισε έννοια του στους «αρχέτυπα» - ένα είδος περίγραμμα ή το σχέδιο που ακολούθησαν οι ομάδες των ζώων.

Τι είναι η ομολογία?

Επί του παρόντος, ο όρος ομολογία ορίζεται ως δύο δομές, διαδικασίες ή χαρακτηριστικά που μοιράζονται έναν κοινό πρόγονο. Δηλαδή, η δομή μπορεί να ανιχνευθεί εγκαίρως στο ίδιο χαρακτηριστικό στον κοινό πρόγονο.

Σειριακή ομολογία

Serial ομολογία είναι μια ειδική περίπτωση της ομολογίας, εφόσον υπάρχει ομοιότητα μεταξύ των διαδοχικών και επαναλαμβάνονται στα ίδια μέρη του σώματος (δεν είναι πλέον υπό σύγκριση δύο είδη ή δύο άτομα).

Τυπικά παραδείγματα σειριακών ομολογιών είναι η αλυσίδα σπονδύλων σπονδυλικής στήλης, διαδοχικές υποκαταστάσεις και τμήματα μυών που είναι διατεταγμένα σε όλο το σώμα.

Μοριακές ομολογίες

Σε μοριακό επίπεδο, μπορούμε επίσης να βρούμε ομολογίες. Το πιο προφανές είναι η ύπαρξη κοινού γενετικού κώδικα για όλους τους ζώντες οργανισμούς.

Δεν υπάρχει λόγος να συσχετίζεται ένα συγκεκριμένο αμινοξύ με ένα συγκεκριμένο κωδικόνιο, δεδομένου ότι είναι μια αυθαίρετη επιλογή - με τον ίδιο τρόπο που η ανθρώπινη γλώσσα είναι αυθαίρετη. Δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο πρέπει να ονομάζεται "καρέκλα" έτσι, αλλά το κάνουμε επειδή το μάθαμε από κάποιον, τον πρόγονο μας. Το ίδιο ισχύει για τον κώδικα.

Ο πιο λογικός λόγος για τον οποίο όλοι οι οργανισμοί μοιράζονται τον γενετικό κώδικα είναι επειδή ο κοινός πρόγονος αυτών των μορφών χρησιμοποίησε το ίδιο σύστημα.

Το ίδιο συμβαίνει με μια σειρά μεταβολικών οδών που υπάρχουν σε ένα ευρύ φάσμα οργανισμών, όπως η γλυκόλυση, για παράδειγμα.

Βαθιά ομολογία

Η άφιξη της μοριακής βιολογίας και η ικανότητα της αλληλουχίας έδωσε τη θέση της στην άφιξη ενός νέου όρου: βαθιά ομολογία. Αυτά τα ευρήματα μας επέτρεψαν να συμπεράνουμε ότι αν και δύο οργανισμοί είναι διαφορετικοί στη μορφολογία τους, μπορούν να μοιραστούν ένα πρότυπο γενετικής ρύθμισης.

Έτσι, η βαθιά ομολογία φέρνει μια νέα προοπτική στη μορφολογική εξέλιξη. Ο όρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε επιρροή στο άρθρο του αναγνωρισμένου περιοδικού Φύση με τίτλο: Απολιθώματα, γονίδια και εξέλιξη των άκρων των ζώων.

Shubin et αϊ., συγγραφείς του άρθρου, ορίζεται ως «η ύπαρξη γενετικά μονοπάτια που εμπλέκονται στη ρύθμιση που χρησιμοποιείται για την κατασκευή χαρακτηριστικά σε διαφορετικές ζώα από την άποψη της μορφολογίας και φυλογενετικά μακρινό.» Με άλλα λόγια, βαθιές ομολογίες μπορούν να βρεθούν σε ανάλογες δομές.

Το γονίδιο Pax6 Έχει έναν αναπόσπαστο ρόλο στην παραγωγή όρασης στα μαλάκια, στα έντομα και στα σπονδυλωτά. Τα γονίδια Hox, από την άλλη πλευρά, είναι σημαντικά για την κατασκευή των άκρων στα ψάρια και στα μέλη των τετράποδων. Και τα δύο είναι παραδείγματα βαθιών ομολογιών.

Αναλογία και ομολογία

Όταν θέλετε να μελετήσουν την ομοιότητα μεταξύ των δύο διαδικασιών ή η δομή μπορεί να γίνει όσον αφορά τη λειτουργία και την εμφάνιση, και όχι μόνο τα ακόλουθα κριτήρια κοινό πρόγονο.

Έτσι, υπάρχουν δύο σχετικοί όροι: η αναλογία που περιγράφει χαρακτηριστικά με παρόμοιες λειτουργίες και μπορεί να έχει ή να μην έχει έναν κοινό πρόγονο.

Από την άλλη πλευρά, η ομοπλασία αναφέρεται σε δομές που μοιάζουν απλά μεταξύ τους. Αν και αυτοί οι όροι προέκυψαν τον 19ο αιώνα, κέρδισαν δημοτικότητα με την εμφάνιση εξελικτικών ιδεών.

Για παράδειγμα, τα φτερά των πεταλούδων και των πτηνών έχουν την ίδια λειτουργία: πτήση. Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι είναι ανάλογες, ωστόσο δεν μπορούμε να εντοπίσουμε την προέλευσή τους σε έναν πρόγονο κοινό με τα φτερά. Για το λόγο αυτό, δεν είναι ομόλογες δομές.

Το ίδιο ισχύει και για τα φτερά των νυχτερίδων και των πτηνών. Ωστόσο, τα οστά που συνθέτουν αν είναι ομόλογες μεταξύ τους, γιατί μπορούμε να εντοπίσουμε μια κοινή προέλευση αυτών των σειρών που μοιράζονται το μοτίβο των οστών του άνω άκρου: βραχιονίου, κυβικά, ραδιόφωνο, φάλαγγες, κ.λπ. Σημειώστε ότι οι όροι δεν αλληλοαποκλείονται.

Η ομοιοπαθητική μπορεί να αντικατοπτρίζεται σε παρόμοιες δομές, όπως τα πτερύγια ενός δελφινιού και εκείνα μιας χελώνας.

Σημασία στην εξέλιξη

Η ομολογία είναι μια βασική ιδέα στην εξελικτική βιολογία, αφού μόνο αντανακλά
επαρκώς την κοινή καταγωγή των οργανισμών.

Αν θέλουμε να ανακατασκευάσει μια φυλογένεση για τη δημιουργία σχέσεων συγγένειας, καταγωγής και απόγονοι των δύο ειδών, και λάθος να χρησιμοποιήσετε ένα χαρακτηριστικό που μοιράζονται μόνο μορφή και τη λειτουργία, θα έρθει σε λάθος συμπεράσματα.

Για παράδειγμα, εάν καθοριστεί η σχέση μεταξύ νυχτερίδες, πουλιά και δελφίνια και λανθασμένα χρησιμοποιούν τα φτερά ως αντιστάθμισμα χαρακτήρα, θα καταλήγαμε στο συμπέρασμα ότι οι νυχτερίδες και τα πτηνά είναι πιο αλληλένδετα, η νυχτερίδα με δελφίνι.

A priori γνωρίζουμε ότι αυτή η σχέση δεν είναι αλήθεια, διότι γνωρίζουμε ότι οι νυχτερίδες και τα δελφίνια είναι θηλαστικά και είναι πιο σχετικές μεταξύ τους από κάθε ομάδα με τα πουλιά. Ως εκ τούτου, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ομόλογους χαρακτήρες, όπως οι μαστικοί αδένες, τα τρία μικρά οστά του μέσου ωτός, μεταξύ άλλων.

Αναφορές

1. Hall, Β. Κ. (Ed.). (2012). Ομολογία: Η ιεραρχική βάση της συγκριτικής βιολογίας. Academic Press.
2. Kardong, Κ. V. (2006). Σπονδυλωτά: συγκριτική ανατομία, λειτουργία, εξέλιξη. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, L.E. (2012). Η έννοια της ομολογίας ως βάση για την αξιολόγηση των αναπτυξιακών μηχανισμών: διερεύνηση επιλεκτικής προσοχής κατά τη διάρκεια της ζωής. Αναπτυξιακή ψυχοβιολογία, 55(1), 76-83.
4. Rosenfield, Ι., Ziff, Ε., & Van Loon, Β. (2011). DNA: Ένας γραφικός οδηγός για το μόριο που συγκλόνισε τον κόσμο. Πανεπιστημιακός Τύπος της Columbia.
5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, βαθιά ομολογία και FoxP2: επιπτώσεις στην εξέλιξη του λόγου και της γλώσσας. Φιλοσοφικές συναλλαγές της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου. Σειρά Β, Βιολογικές επιστήμες, 366(1574), 2124-40.
6. Shubin, Ν., Tabin, C. & Carroll, S. (1997). Απολιθώματα, γονίδια και εξέλιξη των άκρων των ζώων. Φύση, 388(6643), 639.
7. Shubin, Ν., Tabin, C. & Carroll, S. (2009). Η βαθιά ομολογία και η προέλευση της εξελικτικής καινοτομίας. Φύση, 457(7231), 818.
8. Soler, Μ. (2002). Εξέλιξη: η βάση της Βιολογίας. Νότιο έργο.