КАКВО Е ХОМОПЛАЗИЯ? (С ПРИМЕРИ) - БИОЛОГИЯ

В homoplasy (от гръцки "хомо", което означава на едно и също, и "plasis", което означава начин, същите форми) е споделена основа от два или повече вида, но тази функция не е налице в техен общ прародител. Основата за определяне на хомоплазията е еволюционната независимост.

Хомоплазията между структурите е резултат от конвергентна еволюция, паралелизми или еволюционни обрати. Концепцията е в контраст с тази на хомологията, при която характеристиката или чертата, споделена от групата видове, е наследена от общ прародител.

Конвергентна еволюция: на снимката виждаме ихтиозавър, много подобен - и в екологичен, и в морфологичен план - на делфин. Източник: Създател: Дмитрий Богданов

Какво е хомоплазия?

В клона на сравнителната анатомия сходствата между частите на организмите могат да бъдат оценени по отношение на потекло, функция и външен вид.

Според Kardong (2006), когато два знака имат общ произход, те се определят като хомоложни. Ако приликата е по отношение на функция, двата процеса се казва, че са аналогични. И накрая, ако външният вид на структурите е подобен, това е хомоплазия.

Други автори обаче придават по-широк смисъл на концепцията (припокрива се с аналогия), обхващайки всякакво сходство между два или повече вида, които нямат общ произход. В тази концепция се откроява еволюционната независимост на събитието.

Произход на термина

В исторически план тези три термина са били използвани от преди дарвинистките времена без никакво еволюционно значение. След пристигането на Дарвин и експоненциалното развитие на еволюционните теории термините придобиват нов оттенък и приликата се тълкува в светлината на еволюцията.

Хомоплазията е термин, създаден от Ланкестър през 1870 г., за да се отнася до независимото придобиване на подобни характеристики в различни линии.

От своя страна Джордж Гейлорд Симпсън предложи разграничаването на приликите по аналогия, мимикрия и случайни прилики, въпреки че днес те се считат за примери за конвергенции.

Видове хомоплазия

Традиционно хомоплазията е класифицирана в конвергентна еволюция, еволюционни паралели и еволюционни обрати.

Прегледът от Patterson (1988) има за цел да изясни използването на термините конвергенция и паралели, тъй като те често могат да бъдат объркващи или неправилно тълкувани. За някои автори разграничението е само произволно и те предпочитат да използват общия термин хомоплазия.

Други предполагат, че въпреки че разграничението между термините не е много ясно, те се различават главно в отношенията между участващите видове. Според това мнение, когато линиите, които представят подобни характеристики, са отдалечени, това е конвергенция. За разлика от това, ако линиите са тясно свързани, това е паралел.

Трети тип са обръщанията, при които дадена характеристика е еволюирала и след това с течение на времето се връща към първоначалното си или прародително състояние. Например делфините и другите китоподобни са разработили оптимално тяло за плуване, което напомня на потенциалния воден прародител, от който те са се развили преди милиони години.

Обръщанията на ниво морфология обикновено са редки и трудно се идентифицират. Молекулярните еволюционни обрати обаче - тоест на нивото на гените - са много чести.

Хомоплазии: предизвикателства преди възстановяването на еволюционните истории

Когато реконструирате еволюционните истории на различните линии, е от съществено значение да знаете кои характеристики са хомоложни и кои са прости хомоплазии.

Ако оценим връзките между групите, оставяйки се да се ръководим от хомоплазии, ще стигнем до грешни резултати.

Например, ако оценим някой бозайник, китове и риби по отношение на техните модифицирани крайници с форма на перка, ще заключим, че рибите и китовете са по-тясно свързани помежду си, отколкото и двете групи са от бозайника.

Както знаем историята на тези групи априори - знаем, че китовете са бозайници - можем лесно да заключим, че тази хипотетична филогения (тясна връзка между риба и китове) е грешка.

Когато обаче оценяваме групи, чиито връзки не са ясни, хомоплазиите създават неудобства, които не са толкова лесни за изясняване.

Защо съществуват хомоплазии?

Досега разбрахме, че в природата "изявите могат да бъдат измамни". Не всички организми, които донякъде си приличат, са свързани - по същия начин, че двама души могат да бъдат много сходни физически, но не са свързани. Изненадващо, това явление е много често срещано в природата.

Но защо се представя? В повечето случаи хомоплазията възниква като адаптация към подобна среда. Тоест и двете линии са подложени на сходни селективни натиск, което води до решаване на "проблема" по един и същи начин.

Да се върнем към примера на китовете и рибите. Въпреки че тези линии са подчертано отделни, и двамата са изправени пред воден живот. По този начин естественият подбор благоприятства гъстообразните перки тела, които се движат ефективно във водни тела.

Концепции за преструктуриране: дълбоки хомологии

Всеки напредък в развитието на биологията се превръща в нови знания за еволюцията - и молекулярната биология не е изключение.

С новите техники за секвениране бяха идентифицирани огромен брой гени и свързаните с тях продукти. Освен това еволюционната биология на развитието също допринесе за модернизирането на тези концепции.

През 1977 г. Шон Карол и сътрудниците разработват концепцията за дълбока хомология, дефинирана като условие, при което растежът и развитието на структура в различни линии имат един и същ генетичен механизъм, който са наследили от общ прародител.

Вземете примера с очите при безгръбначни и гръбначни. Очите са сложни фоторецептори, които откриваме в различни групи животни. Ясно е обаче, че общият прародител на тези животни не е притежавал сложно око. Нека помислим за нашите очи и тези на главоног: те са коренно различни.

Въпреки разликите, очите споделят дълбоко потекло, тъй като опсините еволюирали от опсин на предците и развитието на всички очи се контролира от един и същ ген: Pax 6.

Значи очите са хомоложни или конвергентни? Отговорът е и двете, зависи от нивото, на което оценявате ситуацията.

Бозайници и marsupials: излъчване на конвергенции

Примери за хомоплазии изобилстват в природата. Едно от най-интересните е сближаването между американските плацентарни бозайници и австралийските marsupials - две родове, които се разминават преди повече от 130 милиона години.

И в двете среди откриваме много сходни форми. Изглежда, че всеки бозайник има своя „еквивалент“ по отношение на морфологията и екологията в Австралия. Тоест нишата, която бозайник заема в Америка, в Австралия, е заета от подобен сумчар.

Молът в Америка съответства на австралийския сумчав мол, преддверието на численика (Myrmecobius fasciatus), мишката на сумчастата мишка (семейство Dasyuridae), лемура на кукувицата (Phalanger maculatus), вълка на вълка Тасманийски и други.

Препратки

Doolittle, RF (1994). Конвергентна еволюция: необходимостта да бъде изрична. Тенденции в биохимичните науки, 19 (1), 15-18.
Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Сравнителна психология: Наръчник. Routledge.
Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
Климан, РМ (2016). Енциклопедия на еволюционната биология. Академична преса.
Losos, JB (2013). Ръководството на Принстън към еволюцията. Princeton University Press.
McGhee, GR (2011). Конвергентна еволюция: ограничените форми най-красиви. MIT Press.
Райс, SA (2009). Енциклопедия на еволюцията. Издаване на база данни
Sanderson, MJ, и Hufford, L. (ред.). (деветнадесет деветдесет и шест). Хомоплазия: повторение на сходството в еволюцията. Elsevier.
Starr, C., Evers, C., и Starr, L. (2010). Биология: концепции и приложения без физиология. Учене в Cengage.
Stayton CT (2015). Какво означава конвергентна еволюция? Тълкуването на конвергенцията и нейните последици в търсенето на граници на еволюцията. Интерфейсен фокус, 5 (6), 20150039.
Tobin, AJ, & Dusheck, J. (2005). Питане за живота. Учене в Cengage.
Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Хомоплазия: от откриване на модел до определяне на процеса и механизма на еволюция. наука, 331 (6020), 1032-1035.
Zimmer, C., Emlen, DJ, & Perkins, AE (2013). Еволюция: осмисляне на живота. СО: Робъртс.

КАКВО Е ХОМОПЛАЗИЯ? (С ПРИМЕРИ) - БИОЛОГИЯ - 2024