HOMOLOGICKÉ A ANALOGICKÉ STRUKTURY (S PŘÍKLADY) - BIOLOGIE - 2025

Homologní konstrukce jsou části biologického organismu, které sdílejí společný předek, zatímco analogový provádět podobné funkce. Při porovnání dvou procesů nebo struktur je můžeme přiřadit jako homology a analogy.

Tyto koncepty získaly popularitu po vzniku evoluční teorie a jejich uznání a rozlišení jsou klíčem k úspěšné rekonstrukci fylogenetických vztahů mezi organickými bytostmi.

Zdroj: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); překlad Angelito7, přes Wikimedia Commons

Teoretické základy

U dvou druhů je vlastnost definována jako homologní, pokud byla odvozena od společného předka. To mohlo být značně upraveno a nemusí mít nutně stejnou funkci.

Pokud jde o analogie, někteří autoři často používají termín homoplasie synonymně a zaměnitelně k označení podobných struktur, které jsou přítomny u dvou nebo více druhů a nesdílejí blízkého společného předka.

Naproti tomu v jiných zdrojích se termín analogie používá k označení podobnosti dvou nebo více struktur z hlediska funkce, zatímco homoplasie je omezena na vyhodnocování struktur podobných sobě navzájem, morfologicky řečeno.

Také vlastnost může být homologní mezi dvěma druhy, ale stav této vlastnosti nemůže. Pentadactyl je vynikajícím příkladem této skutečnosti.

U lidí a krokodýlů můžeme rozlišit pět prstů, nosorožci však mají struktury se třemi prsty, které nejsou homologní, protože se tento stav vyvinul samostatně.

Použití těchto termínů není omezeno na morfologii jednotlivce, mohou být také použity k popisu buněčných, fyziologických, molekulárních charakteristik atd.

Jak jsou diagnostikovány homologie a analogie?

Ačkoli pojmy homologie a analogie lze snadno definovat, nelze je snadno diagnostikovat.

Biologové obecně říkají, že určité struktury jsou k sobě homologní, pokud existuje korelace v poloze vůči ostatním částem těla a korespondence ve struktuře, v případě, že struktura je složená. Embryologické studie také hrají důležitou roli v diagnostice.

Tudíž jakákoli korespondence, která může existovat ve formě nebo funkci, není užitečným prvkem pro diagnostiku homologií.

Proč existují analogie?

Ve většině případů - ale ne všechny - obývají druhy s podobnými vlastnostmi regiony nebo zóny s podobnými podmínkami a jsou vystaveny srovnatelným selektivním tlakům.

Jinými slovy, druh vyřešil problém stejným způsobem, i když samozřejmě ne vědomě.

Tento proces se nazývá konvergentní evoluce. Někteří autoři dávají přednost oddělit konvergentní evoluci od paralel.

Konvergentní evoluce nebo konvergence vede ke vzniku povrchních podobností, ke kterým dochází prostřednictvím diferenciálních vývojových cest. Parallelism, na druhé straně, zahrnuje podobné vývojové cesty.

Příklady

- Tvary tvaru u vodních živočichů

V aristotelských dobách byl vřetenovitý vzhled ryb a velryb považován za dostatečný pro seskupení obou organismů do široké a nepřesné kategorie „ryb“.

Když však pečlivě analyzujeme vnitřní strukturu obou skupin, můžeme dojít k závěru, že podobnost je výhradně vnější a povrchní.

Použitím evolučního myšlení můžeme předpokládat, že v průběhu milionů let evoluční síly prospívaly zvýšené frekvenci vodních jedinců projevujících tento konkrétní tvar.

Můžeme také předpokládat, že tato fusiformní morfologie poskytla určité výhody, jako je minimalizace tření a zvýšení lokomoční kapacity ve vodním prostředí.

Existuje velmi zvláštní podobnost mezi dvěma skupinami vodních živočichů: delfíny a dnes zaniklé ichthyosaury. Pokud by zvědavý čtenář hledal obrázek této poslední skupiny sauropsidů, mohli by to snadno zaměnit za delfíny.

-Zuby v anuranech

Fenomén, který může vést ke vzniku analogií, je obrácení postavy do její předkové podoby. V systematice může být tato událost matoucí, protože ne všechny potomky budou vykazovat stejné vlastnosti nebo vlastnosti.

Existuje několik druhů žab, které evoluční reverzí získaly zuby v dolní čelisti. „Normálním“ stavem žab je absence zubů, i když je jejich společný předek vlastnil.

Bylo by tedy chybou si myslet, že zuby těchto zvláštních žab jsou homologní s ohledem na zuby jiné skupiny zvířat, protože je nezískaly od společného předka.

- Podobný mezi australskými vačnatci a jihoamerickými savci

Podobnosti, které existují mezi oběma skupinami zvířat, pocházejí od společného předka - savce -, ale byly získány odlišně a nezávisle v australských skupinách metatarských savců a v jihoamerických eutheriánských savcích.

Kaktus

Příklady analogie a homologie se neomezují pouze na zvířecí království, tyto události jsou rozptýleny skrz složitý a složitý strom života.

V rostlinách existuje řada úprav, které umožňují toleranci vůči pouštnímu prostředí, jako jsou sukulentní stonky, sloupové stonky, hřbety s ochrannými funkcemi a značné zmenšení povrchu listů (listů).

Není však správné seskupovat všechny rostliny, které mají tyto vlastnosti, jako kaktusy, protože jednotlivci, kteří je nesou, je nezískali od společného předka.

Ve skutečnosti existují tři různé rodiny phanerogamů: Euphorbiaceae, Cactaceae a Asclepiadaceae, jejichž zástupci konvergovaně získali adaptace na vyprahlé prostředí.

Důsledky záměny analogické struktury s homologní strukturou

V evoluční biologii a v dalších oborech biologie je koncept homologie zásadní, protože nám umožňuje založit fylogenii organických bytostí - jeden z nejnápadnějších úkolů současných biologů.

Je třeba zdůraznit, že pouze homologní charakteristiky přiměřeně odrážejí společné předky organismů.

Uvažujme, že v určité studii chceme objasnit evoluční historii tří organismů: ptáků, netopýrů a myší. Pokud bychom například použili charakteristiku křídel k rekonstrukci naší fylogeneze, dospěli bychom k nesprávnému závěru.

Proč? Protože ptáci a netopýři mají křídla a předpokládali bychom, že jsou více příbuzní sobě než myším. Víme však a priori, že jak myši, tak netopýři jsou savci, takže jsou více příbuzní sobě než ptákům.

Pak musíme hledat homologní vlastnosti, které nám umožní správně objasnit vzorec. Například přítomnost vlasů nebo mléčných žláz.

Při použití této nové vize najdeme správný vzorec vztahů: netopýr a myš jsou více příbuzní sobě než ptákům.

Reference

1. Arcas, LP (1861). Prvky zoologie. Tisk Gabriel Alhambra.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka k biologii. Panamerican Medical Ed.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologie: Hierarchický základ srovnávací biologie. Academic Press.
4. Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
5. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Koncept homologie jako základ pro hodnocení vývojových mechanismů: zkoumání selektivní pozornosti po celou dobu života. Vývojová psychobiologie, 55 (1), 76-83.
6. Raven, PH, Evert, RF, a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Obrátil jsem se.
7. Soler, M. (2002). Evoluce: základ biologie. Jižní projekt.