ХОМОЛОЖНИ И АНАЛОГИЧНИ СТРУКТУРИ (С ПРИМЕРИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

В хомоложни структура са части от биологичен организъм, който да споделят един общ прародител, а аналогът изпълнява подобни функции. Когато сравняваме два процеса или структури, можем да ги причислим като хомолози и аналози.

Тези понятия придобиха популярност след появата на еволюционната теория и тяхното признаване и разграничаване са ключови за успешната реконструкция на филогенетичните връзки между органичните същества.

Източник: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); превод от Angelito7, чрез Wikimedia Commons

Теоретични основи

При два вида черта се определя като хомоложна, ако е получена от общ прародител. Това може да е значително променено и не е задължително да има същата функция.

По отношение на аналогиите, някои автори често използват термина хомоплазия синонимно и взаимозаменяемо, за да се отнасят до подобни структури, които присъстват при два или повече вида и не споделят близък общ предшественик.

За разлика от това, в други източници терминът аналогия се използва за обозначаване на сходството на две или повече структури по отношение на функция, докато хомоплазията е ограничена до оценяване на структури, подобни на една друга, морфологично казано.

Също така чертата може да бъде хомоложна между два вида, но състоянието на черта не може. Пентадактилът е отличен пример за този факт.

При хора и крокодили можем да различим пет пръста, но носорозите имат структури с три пръста, които не са хомоложни, тъй като това състояние се е развило независимо.

Приложението на тези термини не се ограничава до морфологията на индивида, те могат да се използват и за описание на клетъчни, физиологични, молекулярни характеристики и др.

Как се диагностицират хомологиите и аналогиите?

Въпреки че термините хомология и аналогия са лесни за определяне, те не са лесни за диагностициране.

Обикновено биолозите твърдят, че определени структури са хомоложни една на друга, ако има съответствие в положението спрямо други части на тялото и съответствие в структурата, в случай че структурата е композитна. Ембриологичните изследвания също играят важна роля в диагностиката.

Следователно, всякаква кореспонденция, която може да съществува във форма или функция, не е полезна функция за диагностициране на хомологии.

Защо съществуват аналогиите?

В повечето случаи - но не всички - видове с подобни характеристики обитават региони или зони със сходни условия и са подложени на сравнимо селективно налягане.

С други думи, видът реши проблема по същия начин, макар и не съзнателно, разбира се.

Този процес се нарича конвергентна еволюция. Някои автори предпочитат да отделят конвергентната еволюция от паралелите.

Конвергентната еволюция или конвергенция води до формирането на повърхностни сходства, които се появяват чрез диференцирани пътища на развитие. Паралелизмът, от друга страна, включва подобни пътища на развитие.

Примери

-Фузообразна форма при водни животни

В аристотелските времена фузиформеният вид на риба и кит се счита за достатъчен за групиране на двата организма в широката и неточна категория „риби“.

Въпреки това, когато внимателно анализираме вътрешната структура на двете групи, можем да заключим, че приликата е изключително външна и повърхностна.

Прилагайки еволюционното мислене, можем да предположим, че в продължение на милиони години еволюционните сили се възползват от увеличената честота на водните индивиди, проявяващи тази конкретна форма.

Можем също така да предположим, че тази фузиформна морфология носи известна полза, като минимизиране на триенето и увеличаване на капацитета на локомоция във водни среди.

Има много особен случай на прилики между две групи водни животни: делфини и вече изчезнали ихтиозаври. Ако любопитният читател търсеше снимка на тази последна група савропсиди, те лесно биха могли да я сбъркат с делфините.

-Разбира в анурани

Явление, което може да доведе до появата на аналогии, е връщането на един персонаж към неговата предка форма. В систематиката това събитие може да бъде объркващо, тъй като не всички потомци ще представят едни и същи характеристики или черти.

Има някои видове жаби, които чрез еволюционна реверсия придобиха зъби в долната челюст. "Нормалното" състояние на жабите е липсата на зъби, въпреки че общият им прародител ги е притежавал.

По този начин би било грешка да се мисли, че зъбите на тези особени жаби са хомоложни по отношение на зъбите на друга група животни, тъй като не са ги придобили от общ прародител.

-Подобно между австралийските сумчари и южноамериканските бозайници

Приликите, които съществуват между двете групи животни, произлизат от общ предшественик - бозайник, но те са придобити по различен начин и независимо в австралийските групи от метатерийни бозайници и в южноамериканските еутерийски бозайници.

кактус

Примерите за аналогия и хомология не се ограничават единствено до животинското царство, тези събития са разпръснати в цялото сложно и сложно дърво на живота.

В растенията има серия от адаптации, които позволяват поносимост към пустинната среда, като сукулентни стъбла, стълбовидни стъбла, шипове със защитни функции и значително намаляване на листната повърхност (листа).

Не е правилно обаче да се групират всички растения, които имат тези характеристики като кактуси, тъй като индивидите, които ги носят, не са ги придобили от общ прародител.

Всъщност има три различни семейства фанерогами: Euphorbiaceae, Cactaceae и Asclepiadaceae, чиито представители конвергентно са придобили адаптации към сухи среди.

Последици от объркване на аналогична структура с хомоложна

В еволюционната биология и в други клонове на биологията понятието хомология е основополагащо, тъй като ни позволява да установим филогенезата на органичните същества - една от най-забележимите задачи на съвременните биолози.

Трябва да се подчертае, че само хомоложните характеристики адекватно отразяват общото потекло на организмите.

Имайте предвид, че в определено изследване искаме да изясним еволюционната история на три организма: птици, прилепи и мишки. Ако вземем например характеристиката на крилата да реконструираме филогенията си, щяхме да стигнем до грешен извод.

Защо? Тъй като птиците и прилепите имат крила и бихме предположили, че те са по-свързани помежду си, отколкото всеки с мишката. Въпреки това знаем априори, че и мишките, и прилепите са бозайници, така че те са по-свързани помежду си, отколкото всеки с птицата.

След това трябва да търсим хомоложни характеристики, които ни позволяват правилно да изясним шаблона. Например, наличието на коса или млечни жлези.

Прилагайки тази нова визия, ще намерим правилния модел на взаимоотношенията: прилепът и мишката са по-свързани помежду си, отколкото всеки от тях с птицата.

Препратки

1. Аркас, LP (1861). Елементи на зоологията. Печат на Габриел Алхамбра.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Panamerican Medical Ed.
3. Зала, БК (Ред.). (2012 г.). Хомология: йерархичната основа на сравнителната биология. Академична преса.
4. Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
5. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Концепцията за хомология като основа за оценка на механизмите на развитие: изследване на селективно внимание през целия период на живот. Психобиология на развитието, 55 (1), 76-83.
6. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (1992). Растителна биология (том 2). Обърнах се.
7. Солер, М. (2002). Еволюция: основата на биологията. Проект Юг.