מבנים הומולוגיים ואנלוגיים (עם דוגמאות) - ביולוגיה - 2025

המבנה ההומולוגי הם חלקים של אורגניזם ביולוגי כי אב קדמון משותף, בעוד אנלוגי פונקציות דומות. כאשר משווים שני תהליכים או מבנים, אנו יכולים להקצות אותם כהומולוגים ואנלוגים.

מושגים אלה זכו לפופולריות רבה לאחר הופעתה של תיאוריה אבולוציונית, וההכרה וההבחנה שלהם הם המפתח לשחזור מוצלח של מערכות יחסים פילוגנטיות בין יצורים אורגניים.

מקור: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); תרגום מאת Angelito7, באמצעות ויקימדיה Commons

בסיסים תיאורטיים

בשני מינים, תכונה מוגדרת כהומולוגית אם היא נגזרה מאב קדמון משותף. יתכן ושונה זה בהרחבה ולא בהכרח אותו פונקציה.

בנוגע לאנלוגיות, מחברים מסוימים משתמשים לעיתים קרובות במונח הומופלזיה באופן נרדף ומחליפים, כדי להתייחס למבנים דומים שנמצאים בשני מינים או יותר ואינם חולקים אב קדמון משותף.

לעומת זאת, במקורות אחרים משתמשים במונח אנלוגיה כדי לייעד את הדמיון של שני מבנים או יותר מבחינת פונקציה, ואילו ההומופלזיה מוגבלת להערכת מבנים הדומים זה לזה, מבחינה מורפולוגית.

כמו כן, תכונה יכולה להיות הומולוגית בין שני מינים, אך מצב תכונה אינו יכול. הפנטדקטיל הוא דוגמא מצוינת לעובדה זו.

אצל בני אדם ותנינים אנו יכולים להבחין בין חמש אצבעות, אולם לקרנפים יש מבנים עם שלוש אצבעות שאינן הומולוגיות, מכיוון שמצב זה התפתח באופן עצמאי.

היישום של מונחים אלה אינו מוגבל למורפולוגיה של הפרט, ניתן להשתמש בהם גם לתיאור מאפיינים תאיים, פיזיולוגיים, מולקולריים וכו '.

כיצד מאבחנים הומולוגיות ואנלוגיות?

אמנם קל להגדיר את המונחים הומולוגיה ואנלוגיה, אך לא קל לאבחן אותם.

באופן כללי, הביולוגים קובעים כי מבנים מסוימים הומולוגיים זה לזה, אם יש התאמה במיקום ביחס לחלקים אחרים בגוף והתכתבויות במבנה, במקרה שהמבנה מורכב. מחקרים עובריים גם ממלאים תפקיד חשוב באבחון.

לפיכך, כל התכתבויות שעשויות להתקיים בצורה או בפונקציה אינן תכונה שימושית לאבחון הומולוגיות.

מדוע האנלוגיות קיימות?

ברוב המקרים - אך לא כולם - מינים בעלי מאפיינים דומים מאכלסים אזורים או אזורים עם תנאים דומים והם נתונים ללחצים סלקטיביים דומים.

במילים אחרות, המין פתר בעיה באותה דרך, אם כי לא במודע, כמובן.

תהליך זה נקרא אבולוציה מתכנסת. ישנם סופרים שמעדיפים להפריד בין אבולוציה מתכנסת לבין מקבילות.

התפתחות או התכנסות מתכנסת מובילים ליצירת קווי דמיון שטחיים המתרחשים במסלולי התפתחות דיפרנציאליים. מקביליות, לעומת זאת, כוללת מסלולי התפתחות דומים.

דוגמאות

צורה מוגנת אצל בעלי חיים ימיים

בתקופות האריסטוטליות, המראה בצורת ציר של דג ולוויתן נחשב מספיק כדי לקבץ את שני האורגניזמים בקטגוריה הרחבה והלא מדויקת של "דגים".

עם זאת, כאשר אנו מנתחים בזהירות את המבנה הפנימי של שתי הקבוצות, אנו יכולים להסיק כי הדמיון הוא חיצוני ושטחי בלבד.

אם אנו מיישמים חשיבה אבולוציונית, אנו יכולים להניח כי לאורך מיליוני שנים, כוחות האבולוציה נהנו מהתדירות המוגברת של אנשים מימיים המציגים צורה מסוימת זו.

אנו יכולים גם להניח שמורפולוגיה פיוזימונית זו העניקה תועלת מסוימת, כמו צמצום החיכוך והגדלת יכולת התנועה בסביבות מימיות.

יש מקרה מאוד מיוחד של קווי דמיון בין שתי קבוצות של בעלי חיים ימיים: דולפינים והאיכיאוזאורים שנכחדו כעת. אם הקורא הסקרן היה מחפש תמונה של הקבוצה האחרונה של הסורופסידים, הם היו יכולים בקלות לטעות בזה בדולפינים.

-טינות באורנים

תופעה שיכולה להוביל להופעת אנלוגיות היא היפוך דמות לצורת אבותיה. בשיטתיות, אירוע זה יכול להיות מבלבל, מכיוון שלא כל המינים הצאצאים יציגו את אותם מאפיינים או תכונות.

ישנם כמה מינים של צפרדעים שעל ידי היפוך אבולוציוני רכשו שיניים בלסת התחתונה. מצבם "הרגיל" של צפרדעים הוא היעדר שיניים, אם כי אבותיהם המשותפים היו ברשותם.

לפיכך, תהיה זו טעות לחשוב כי שיניהם של צפרדעים משונות אלה הומולוגיות ביחס לשיניים של קבוצת בעלי חיים אחרת, מאחר ולא רכשו אותן מאב קדמון משותף.

-דומה בין נקבים אוסטרלים ליונקים דרום אמריקאים

הדמיון הקיים בין שתי קבוצות בעלי החיים נובע מאב קדמון משותף - יונק - אך הם נרכשו באופן דיפרנציאלי ובלתי תלוי בקבוצות האוסטרליות של יונקים מטטריים וביונקים דרום אמריקאים.

קַקטוּס

הדוגמאות לאנלוגיה והומולוגיה אינן מוגבלות אך ורק לממלכת החיות, אירועים אלה מופצים בכל עץ החיים המורכב והמורכב.

בצמחים יש סדרה של התאמות המאפשרות סובלנות לסביבות מדבריות, כמו גבעולים בשרניים, גבעולים עמודים, עמוד שדרה עם פונקציות הגנה והפחתה ניכרת במשטח העלים (עלים).

עם זאת, לא נכון לקבץ את כל הצמחים שיש להם מאפיינים אלה כקקטוסים שכן הפרטים הנושאים אותם לא רכשו אותם מאב קדמון משותף.

למעשה, ישנן שלוש משפחות שונות של פנוראוגים: Euphorbiaceae, Cactaceae ו- Asclepiadaceae, אשר נציגיהן רכשו בהתאמה התאמות לסביבות צחיחות.

השלכות של בלבול מבנה אנלוגי עם מבנה הומולוגי

בביולוגיה אבולוציונית, ובענפים אחרים של הביולוגיה, מושג ההומולוגיה הוא בסיסי, מכיוון שהוא מאפשר לבסס את הפילוגניות של יצורים אורגניים - אחת המשימות הבולטות ביותר של הביולוגים הנוכחיים.

יש להדגיש שרק מאפיינים הומולוגיים משקפים באופן הולם את אבותיהם המשותפים של אורגניזמים.

קחו בחשבון שבמחקר מסוים אנו רוצים להבהיר את ההיסטוריה האבולוציונית של שלושה אורגניזמים: ציפורים, עטלפים ועכברים. אם היינו לוקחים, למשל, את המאפיין של כנפיים לשחזור הפילוגניות שלנו, היינו מגיעים למסקנה שגויה.

למה? מכיוון שלציפורים ועטלפים יש כנפיים והיינו מניחים שהם קשורים יותר זה לזה מאשר לכל אחד לעכבר. עם זאת, אנו יודעים מראש כי גם עכברים וגם עטלפים הם יונקים, ולכן הם קשורים יותר זה לזה מאשר לכל אחד מהעופות.

לאחר מכן, עלינו לחפש מאפיינים הומולוגיים המאפשרים לנו להבהיר את התבנית בצורה נכונה. לדוגמה, נוכחות של בלוטות שיער או חלב.

בהחלת חזון חדש זה נמצא את דפוס היחסים הנכון: העטלף והעכבר קשורים זה לזה יותר מאשר כל אחד לציפור.

הפניות

1. Arcas, LP (1861). אלמנטים של זואולוגיה. הדפסת גבריאל אלהמברה.
2. קרטיס, ח., ושנק, א '(2006). הזמנה לביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
3. הול, ב.ק. (עורכת). (2012). הומולוגיה: הבסיס ההיררכי של ביולוגיה השוואתית. עיתונות אקדמית.
4. קרדונג, KV (2006). חוליות חוליות: אנטומיה השוואתית, תפקוד, אבולוציה. מקגרו-היל.
5. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). מושג ההומולוגיה כבסיס להערכת מנגנונים התפתחותיים: בחינת תשומת לב סלקטיבית לאורך אורך החיים. פסיכוביולוגיה התפתחותית, 55 (1), 76-83.
6. Raven, PH, Evert, RF, and Eichhorn, SE (1992). ביולוגיה צמחית (כרך ב '). התהפכתי.
7. Soler, M. (2002). אבולוציה: הבסיס לביולוגיה. פרויקט דרום.