CO JE TO HOMOPLASIE? (S PŘÍKLADY) - BIOLOGIE - 2025

Homoplasy (z řeckého „homo“, což znamená stejný, a „plasis“ znamenat způsobem, stejné formy) je společným základem dva nebo více druhů, ale tato funkce není k dispozici v jejich společného předka. Základem pro definování homoplasie je evoluční nezávislost.

Homoplasie mezi strukturami je výsledkem konvergentní evoluce, paralelismu nebo evolučních zvratů. Koncept je v rozporu s konceptem homologie, kde charakteristika nebo vlastnost sdílená skupinou druhů byla zděděna od společného předka.

Konvergentní vývoj: Na fotografii vidíme ichthyosaura, velmi podobného - jak ekologicky, tak i morfologicky - delfína. Zdroj: Autor: Dmitry Bogdanov

Co je to homoplasie?

V oboru srovnávací anatomie lze podobnosti mezi částmi organismů hodnotit z hlediska původu, funkce a vzhledu.

Podle Kardonga (2006), když mají dva znaky společný původ, jsou označeny jako homologní. Pokud je podobnost z hlediska funkce, jsou tyto dva procesy považovány za analogické. Konečně, je-li vzhled struktur podobný, jedná se o homoplasii.

Jiní autoři však konceptu dávají širší smysl (překrývají se s analogií) a zahrnují jakoukoli podobnost mezi dvěma nebo více druhy, které nemají společný původ. V tomto pojetí vyniká evoluční nezávislost události.

Původ termínu

Historicky byly tyto tři termíny používány od předarwinovských dob bez jakéhokoli evolučního významu. Po příchodu Darwina a exponenciálním vývoji evolučních teorií získaly pojmy nový odstín a podobnost byla interpretována ve světle evoluce.

Homoplasie byl termín vytvořený Lankesterem v roce 1870, který odkazoval na nezávislý zisk podobných charakteristik v různých liniích.

George Gaylord Simpson, pro svou část, navrhl rozlišení podobností v analogiích, mimikry a náhodných podobnostech, ačkoli dnes jsou považovány za příklady konvergencí.

Druhy homoplasie

Homoplasie byla tradičně klasifikována do konvergentní evoluce, evolučních paralel a evolučních zvratů.

Recenze Pattersona (1988) se snaží objasnit použití termínů konvergence a paralely, protože mohou být často matoucí nebo nesprávně interpretované. U některých autorů je rozdíl pouze libovolný a dávají přednost použití obecného termínu homoplasie.

Jiní navrhují, že ačkoli rozdíl mezi pojmy není příliš jasný, liší se hlavně ve vztahu mezi dotčenými druhy. Podle tohoto pohledu, pokud jsou linie, které vykazují podobné vlastnosti, vzdálené, jedná se o konvergenci. Naproti tomu pokud jsou linie úzce spjaty, jedná se o paralelu.

Třetím typem jsou zvraty, kdy se charakteristika vyvinula a poté se v průběhu času vrací do svého původního nebo rodového stavu. Například delfíni a další kytovci vyvinuli optimální tělo pro plavání, které připomíná potenciálního vodního předka, ze kterého se vyvinuli před miliony let.

Zvraty na úrovni morfologie jsou obvykle vzácné a obtížně identifikovatelné. Avšak molekulární evoluční zvraty, tj. Na úrovni genů, jsou velmi časté.

Homoplasie: výzvy před rekonstrukcí evolučních dějin

Při rekonstrukci evolučních dějin různých linií je nezbytné vědět, které vlastnosti jsou homologní a které jsou jednoduché homoplasie.

Vyhodnotíme-li vztahy mezi skupinami, které se nechají řídit homoplasiemi, dosáhneme chybných výsledků.

Například, pokud vyhodnotíme jakéhokoli savce, velryby a ryby z hlediska jejich modifikovaných končetin ve tvaru končetin, dospějeme k závěru, že ryby a velryby jsou mezi sebou více spřízněné, než obě skupiny jsou k savci.

Jak víme historii těchto skupin a priori - víme, že velryby jsou savci - můžeme snadno dojít k závěru, že tato hypotetická fylogeneze (úzký vztah mezi rybami a velrybami) je chyba.

Když však hodnotíme skupiny, jejichž vztahy nejsou jasné, homoplasie vytvářejí nepříjemnosti, které není tak snadné objasnit.

Proč existují homoplasie?

Až dosud jsme pochopili, že „vnější okolnosti mohou být klamavé“. Ne všechny organismy, které jsou trochu podobné, jsou ve vzájemném vztahu - stejným způsobem, že dva lidé mohou být fyzicky velmi podobní, ale nejsou ve spojení. Tento jev je překvapivě velmi přirozený.

Ale proč je prezentován? Ve většině případů homoplasie vzniká jako adaptace na podobné prostředí. To znamená, že obě linie jsou vystaveny podobným selektivním tlakům, což vede k vyřešení „problému“ stejným způsobem.

Vraťme se k příkladu velryb a ryb. Ačkoli tyto linie jsou výrazně oddělené, obě čelí vodnímu životu. Přirozený výběr tedy upřednostňuje fusiformní žebrovaná tělesa, která se pohybují efektivně uvnitř vodních útvarů.

Koncepce restrukturalizace: hluboké homologie

Každý pokrok ve vývoji biologie se promítá do nových znalostí pro vývoj - a molekulární biologie není výjimkou.

S novými technikami sekvenování bylo identifikováno obrovské množství genů a jejich přidružených produktů. K modernizaci těchto konceptů také přispěla evoluční vývojová biologie.

V roce 1977 vyvinuli Sean Carroll a spolupracovníci koncept hluboké homologie, definovaný jako stav, kdy růst a vývoj struktury v různých liniích mají stejný genetický mechanismus, který zdědili od společného předka.

Vezměte příklad očí bezobratlých a obratlovců. Oči jsou složité fotoreceptory, které najdeme v různých skupinách zvířat. Je však zřejmé, že společný předek těchto zvířat neměl komplexní oko. Zamysleme se nad našimi očima a očima hlavonožce: jsou radikálně odlišné.

Navzdory rozdílům mají oči hluboký původ, protože opsiny se vyvinuly z rodového opsinu a vývoj všech očí je řízen stejným genem: Pax 6.

Jsou oči homologní nebo konvergentní? Odpověď je obě, záleží na úrovni, na které vyhodnocujete situaci.

Savci a vačkovci: vyzařování konvergencí

Příklady homoplasií oplývají v přírodě. Jedním z nejzajímavějších je konvergence mezi americkými placentárními savci a australskými vačnatci - dvě linie, které se před více než 130 miliony let rozcházely.

V obou prostředích najdeme velmi podobné tvary. Zdá se, že každý savec má svůj „ekvivalent“, pokud jde o morfologii a ekologii v Austrálii. To znamená, že výklenek, který savec okupuje v Americe, v Austrálii, je obsazen podobným vačnatcem.

Krtek v Americe odpovídá mimo jiné australskému marsupiálnímu krtek, mravenčíkovi (Myrmecobius fasciatus), myši marsupiální myši (čeleď Dasyuridae), lemuru kkusu (Phalanger maculatus), vlku tasmánskému vlci.

Reference

1. Doolittle, RF (1994). Konvergentní vývoj: potřeba být explicitní. Trends in biochemical Sciences, 19 (1), 15-18.
2. Greenberg, G., a Haraway, MM (1998). Srovnávací psychologie: Příručka. Routledge.
3. Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
4. Kliman, RM (2016). Encyklopedie evoluční biologie. Academic Press.
5. Losos, JB (2013). Princetonský průvodce evolucí. Princeton University Press.
6. McGhee, GR (2011). Konvergentní vývoj: nejkrásnější omezené formy. MIT Stiskněte.
7. Rice, SA (2009). Encyklopedie evoluce. Infobase Publishing.
8. Sanderson, MJ, a Hufford, L. (Eds.). (devatenáctset devadesát šest). Homoplasie: opakování podobnosti v evoluci. Elsevier.
9. Starr, C., Evers, C. a Starr, L. (2010). Biologie: koncepce a aplikace bez fyziologie. Cengage Learning.
10. Stayton CT (2015). Co znamená konvergentní evoluce? Interpretace konvergence a její důsledky při hledání mezí evoluce. Zaostření na rozhraní, 5 (6), 20150039.
11. Tobin, AJ a Dusheck, J. (2005). Ptám se na život. Cengage Learning.
12. Wake, DB, Wake, MH a Specht, CD (2011). Homoplazie: od detekce vzoru k určení procesu a mechanismu evoluce. Science, 331 (6020), 1032-1035.
13. Zimmer, C., Emlen, DJ a Perkins, AE (2013). Evoluce: Dává smysl pro život. CO: Roberts.