- פרספקטיבה היסטורית
- מהי הומולוגיה?
- הומולוגיה טורית
- הומולוגיות מולקולריות
- הומולוגיה עמוקה
- אנלוגיה והומופלזיה
- חשיבות האבולוציה
- הפניות
הומולוגיה היא מבנה, איבר או תהליך בשני אנשים שיכולים להיות נעוץ מוצא משותף. ההתכתבויות לא חייבות להיות זהות, ניתן לשנות את המבנה בכל שושלת שנלמדה. לדוגמא, בני חוליות הם הומולוגים זה עם זה, מכיוון שניתן לאתר את המבנה לאב הקדמון המשותף לקבוצה זו.
הומולוגיות מהוות את הבסיס לביולוגיה השוואתית. ניתן ללמוד אותו ברמות שונות, כולל מולקולות, גנים, תאים, איברים, התנהגות וכדומה. לכן זהו מושג מכריע בתחומים שונים של ביולוגיה.
מקור: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); תרגום מאת Angelito7, באמצעות ויקימדיה Commons
פרספקטיבה היסטורית
הומולוגיה היא מושג שקושר לסיווג וללימוד המורפולוגיות לאורך ההיסטוריה ושורשיו נמצאים באנטומיה השוואתית. זו כבר הייתה תופעה שהועלו על ידי הוגים כמו אריסטו, שהכירו מבנים דומים בבעלי חיים שונים.
בשנת 1555 פרסם בלון יצירה המייצגת סדרת השוואה בין שלדי ציפורים ויונקים.
עבור ג'ופרוי סן-הילייר, היו מבנים או צורות שהן יכולות להיות שונות באורגניזמים, אך עדיין הייתה קביעות מסוימת במערכת היחסים ובקשר עם מבנים סמוכים. עם זאת, סן-הילייר תיאר תהליכים אלה כמקבילים.
למרות שלמונח היו קודמיו, מבחינה היסטורית הוא מיוחס לזואולוג ריצ'רד אוון, שהגדיר אותו כ"אותו איבר בבעלי חיים שונים תחת כל וריאציה של צורה ותפקוד. "
אוון האמין בחוסר יכולת להשתנות של מינים, אך הרגיש כי ההתאמה בין מבני האורגניזמים זקוקה להסבר. מנקודת מבט שלפני-דרוויניסטית ואנטי-אבולוציונית, אוון מיקד את מושגו ב"ארכיאוטיפים "- סוג של תכנית או תוכנית שהקבוצות החיות עקבו אחריה.
מהי הומולוגיה?
נכון לעכשיו, המונח הומולוגיה מוגדר כשני מבנים, תהליכים או מאפיינים החולקים אב קדמון משותף. כלומר, ניתן לייחס את המבנה אחורה בזמן לאותה תכונה באב הקדמון המשותף.
הומולוגיה טורית
הומולוגיה טורית היא מקרה מיוחד של הומולוגיה, כאשר קיים דמיון בין חלקים רצופים וחוזרים ונשנים באותו אורגניזם (כבר לא משווים בין שני מינים או שני פרטים).
דוגמאות אופייניות להומולוגיות סדרתיות הן שרשרת החוליות בעמוד השדרה החוליתית, קשתות הענפים הרציפות וקטעי השריר שרצים לאורך הגוף.
הומולוגיות מולקולריות
ברמה המולקולרית, אנו יכולים למצוא גם הומולוגיות. הברור ביותר הוא קיומו של קוד גנטי נפוץ לכל האורגניזמים החיים.
אין שום סיבה שחומצה אמינית מסוימת קשורה לקודון ספציפי, מכיוון שזו בחירה שרירותית - כשם ששפה אנושית היא שרירותית. אין סיבה שנקרא כך "כיסא", אך אנו עושים זאת מכיוון שלמדנו אותו ממישהו, אבותינו. כך גם בקוד.
הסיבה ההגיונית ביותר לכך שכל האורגניזמים חולקים את הקוד הגנטי היא כי האב הקדמון המשותף לצורות אלה השתמש באותה מערכת.
כך גם במספר נתיבים מטבוליים הנמצאים במגוון רחב של אורגניזמים, כמו למשל גליקוליזה.
הומולוגיה עמוקה
הופעתה של הביולוגיה המולקולרית ויכולת הרצף, פינו את מקומה לבואו של מונח חדש: הומולוגיה עמוקה. תגליות אלה אפשרו להסיק שלמרות ששני אורגניזמים שונים זה מזה מבחינת המורפולוגיה שלהם, הם יכולים לחלוק דפוס של ויסות גנטי.
לפיכך, הומולוגיה עמוקה מביאה נקודת מבט חדשה להתפתחות המורפולוגית. המונח שימש לראשונה במאמר משפיע בכתב העת היוקרתי Nature שכותרתו: מאובנים, גנים והתפתחות אברי בעלי חיים.
Shubin et al., מחברי המאמר, מגדירים אותו כ"קיומם של מסלולים גנטיים המעורבים בוויסות המשמשים לבניית מאפיינים בבעלי חיים השונים מבחינת מורפולוגיה ומרוחקים פילוגנטית ". במילים אחרות, ניתן למצוא הומולוגיות עמוקות במבנים אנלוגיים.
הגן Pax6 ממלא תפקיד חיוני ביצירת הראייה בפגיעות, חרקים וחוליות. גנים של הוקס, לעומת זאת, חשובים לבניית הגפיים בדגים ובגפיים. שתיהן דוגמאות להומולוגיות עמוקות.
מקור: וושינגטון NL, האנדל מ.א., מונגל סי.ג'יי, אשברנר מ ', ווסטרפילד מ', לואיס SE. באמצעות Wikimedia Commons
מקור: PhiLiP, באמצעות Wikimedia Commons
אנלוגיה והומופלזיה
כשרוצים לבדוק את הדמיון בין שני תהליכים או מבנה, ניתן לעשות זאת מבחינת תפקוד ומראה ולא רק לפי הקריטריונים של אב קדמון משותף.
לפיכך, ישנם שני מונחים קשורים: האנלוגיה המתארת מאפיינים עם פונקציות דומות ואולי אין להם אב משותף.
מצד שני, הומופלזיה מתייחסת למבנים שפשוט נראים זהים. אף שמונחים אלו מקורם במאה ה -19, הם זכו לפופולריות רבה עם הופעתם של רעיונות אבולוציוניים.
לדוגמא, לכנפי הפרפרים והציפורים יש אותה פונקציה: טיסה. לפיכך, אנו יכולים להסיק כי הם מקבילים, אולם איננו יכולים לאתר את מקורם לאב קדמון משותף עם כנפיים. מסיבה זו, הם אינם מבנים הומולוגיים.
כנ"ל לכנפי עטלפים וציפורים. עם זאת, העצמות המהוות אם הן הומולוגיות זו לזו, מכיוון שנוכל להתחקות אחר מקור שכיח של שושלות אלה החולקות את דפוס עצמות הגפיים העליונות: humerus, מעוקב, רדיוס, phalanges וכו '. שים לב שהתנאים אינם בלעדיים זה מזה.
הומופלזיה יכולה לבוא לידי ביטוי במבנים דומים, כמו סנפירי דולפין וכאלה של צב.
מקור: ג'ון רומנס (1848-1894), באמצעות Wikimedia Commons
חשיבות האבולוציה
הומולוגיה היא מושג מפתח בביולוגיה אבולוציונית, מכיוון שרק היא משקפת
כנדרש את האבות הקדומים של האורגניזמים.
אם ברצוננו לשחזר פילוגניה בכדי לבסס יחסי קרבה, אבות וירידה של שני מינים, ובטעות אנו משתמשים בתכונה שרק חולקת צורה ותפקוד, היינו מגיעים למסקנות שגויות.
לדוגמא, אם אנו רוצים לקבוע את מערכות היחסים בין עטלפים, ציפורים ודולפינים ולהשתמש בטעות בכנפיים כדמות הומולוגית, היינו מגיעים למסקנה כי עטלפים וציפורים קשורים זה לזה יותר מאשר העטלף לדולפין.
ראשית אנו יודעים כי קשר זה אינו נכון, מכיוון שאנו יודעים כי עטלפים ודולפינים הם יונקים וקשורים יותר זה לזה מאשר לכל קבוצה עם ציפורים. לכן עלינו להשתמש בתווים הומולוגיים, כמו בלוטות החלב, שלוש העצמות הקטנות של האוזן התיכונה, בין היתר.
הפניות
- הול, ב.ק. (עורכת). (2012). הומולוגיה: הבסיס ההיררכי של ביולוגיה השוואתית. עיתונות אקדמית.
- קרדונג, KV (2006). חוליות חוליות: אנטומיה השוואתית, תפקוד, אבולוציה. מקגרו-היל.
- Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). מושג ההומולוגיה כבסיס להערכת מנגנונים התפתחותיים: בחינת תשומת לב סלקטיבית לאורך אורך החיים. פסיכוביולוגיה התפתחותית, 55 (1), 76-83.
- Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: מדריך גרפי למולקולה שזעזעה את העולם. הוצאת אוניברסיטת קולומביה.
- שרף, סי, ופטרי, ג '(2011). Evo-devo, הומולוגיה עמוקה ו- FoxP2: השלכות על התפתחות הדיבור והשפה. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית של לונדון. סדרה B, מדעים ביולוגיים, 366 (1574), 2124-40.
- Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). מאובנים, גנים והתפתחות אברי בעלי חיים. טבע, 388 (6643), 639.
- Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). הומולוגיה עמוקה ומקורות החידוש האבולוציוני. טבע, 457 (7231), 818.
- Soler, M. (2002). אבולוציה: הבסיס לביולוגיה. פרויקט דרום.