ГОМОЛОГИЧЕСКИЕ И АНАЛОГИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ (С ПРИМЕРАМИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

Гомологичные структуры являются частями биологического организма , которые разделяют общий предок, в то время как аналоговые выполняют аналогичные функции. При сравнении двух процессов или структур мы можем отнести их к гомологам и аналогам.

Эти концепции приобрели популярность после появления теории эволюции, и их признание и различение являются ключом к успешной реконструкции филогенетических отношений между органическими существами.

Источник: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); перевод Angelito7, через Wikimedia Commons

Теоретические основы

У двух видов признак определяется как гомологичный, если он произошел от общего предка. Он мог быть значительно изменен и не обязательно должен выполнять ту же функцию.

Что касается аналогий, некоторые авторы часто используют термин «гомоплазия» как синоним и взаимозаменяемо для обозначения схожих структур, которые присутствуют у двух или более видов и не имеют общего близкого предка.

Напротив, в других источниках термин аналогия используется для обозначения сходства двух или более структур с точки зрения функции, в то время как гомоплазия ограничивается оценкой структур, похожих друг на друга, морфологически говоря.

Кроме того, признак может быть гомологичным у двух видов, а статус признака - нет. Пентадактиль - отличный тому пример.

У людей и крокодилов мы можем различить пять пальцев, однако носороги имеют структуры с тремя пальцами, которые не являются гомологичными, поскольку это состояние развилось независимо.

Применение этих терминов не ограничивается морфологией человека, они также могут использоваться для описания клеточных, физиологических, молекулярных характеристик и т. Д.

Как диагностируются гомологии и аналогии?

Хотя термины гомология и аналогия легко определить, их нелегко диагностировать.

Как правило, биологи заявляют, что определенные структуры гомологичны друг другу, если есть соответствие в положении относительно других частей тела и соответствие в структуре, если структура составная. Эмбриологические исследования также играют важную роль в диагностике.

Таким образом, любое соответствие, которое может существовать по форме или функции, не является полезным признаком для диагностики гомологии.

Почему существуют аналогии?

В большинстве случаев - но не все - виды со схожими характеристиками населяют регионы или зоны со схожими условиями и подвергаются сопоставимому избирательному давлению.

Другими словами, этот вид решал проблему таким же образом, хотя, конечно, не осознанно.

Этот процесс называется конвергентной эволюцией. Некоторые авторы предпочитают отделить конвергентную эволюцию от параллелей.

Конвергентная эволюция или конвергенция приводит к формированию поверхностных сходств, которые возникают через разные пути развития. С другой стороны, параллелизм предполагает сходные пути развития.

Примеры

- Веретенообразная форма у водных животных

Во времена Аристотеля веретенообразный вид рыбы и кита считался достаточным, чтобы сгруппировать оба организма в широкую и неточную категорию «рыбы».

Однако, если внимательно проанализировать внутреннюю структуру обеих групп, можно сделать вывод, что сходство исключительно внешнее и поверхностное.

Применяя эволюционное мышление, мы можем предположить, что на протяжении миллионов лет эволюционные силы способствовали увеличению числа водных особей, проявляющих эту особую форму.

Мы также можем предположить, что эта веретенообразная морфология дала некоторые преимущества, такие как минимизация трения и увеличение двигательной способности в водной среде.

Существует очень частный случай сходства между двумя группами водных животных: дельфинами и ныне вымершими ихтиозаврами. Если бы любопытный читатель поискал изображение этой последней группы завропсидов, он легко мог бы принять его за дельфинов.

-Зубы бесхвостых животных

Феномен, который может привести к появлению аналогий, - это возвращение персонажа к его изначальной форме. В систематике это событие может сбивать с толку, поскольку не все виды-потомки будут иметь одинаковые характеристики или черты.

Есть некоторые виды лягушек, которые в результате эволюции приобрели зубы в нижней челюсти. «Нормальное» состояние лягушек - отсутствие зубов, хотя их общий предок обладал ими.

Таким образом, было бы ошибкой думать, что зубы этих своеобразных лягушек гомологичны зубам другой группы животных, поскольку они не получили их от общего предка.

-Похожи между австралийскими сумчатыми и южноамериканскими млекопитающими.

Сходства, которые существуют между обеими группами животных, происходят от общего предка - млекопитающего, но они были приобретены по-разному и независимо у австралийских групп метатериальных млекопитающих и у южноамериканских эвтерианских млекопитающих.

Кактус

Примеры аналогии и гомологии не ограничиваются только животным миром, эти события распространены по всему сложному и замысловатому древу жизни.

У растений существует ряд адаптаций, которые делают возможной устойчивость к пустынной среде, например, сочные стебли, столбчатые стебли, колючки с защитными функциями и значительное сокращение листовой поверхности (листьев).

Однако неправильно сгруппировать все растения, обладающие этими характеристиками, как кактусы, поскольку особи, несущие их, не получили их от общего предка.

Фактически, существует три различных семейства явлочных насекомых: Euphorbiaceae, Cactaceae и Asclepiadaceae, представители которых конвергентно приобрели приспособления к засушливой среде.

Последствия смешения аналогичной структуры с гомологической

В эволюционной биологии и в других областях биологии концепция гомологии является фундаментальной, поскольку она позволяет нам установить филогению органических существ - одна из наиболее заметных задач современных биологов.

Следует подчеркнуть, что только гомологичные характеристики адекватно отражают общее происхождение организмов.

Учтите, что в одном исследовании мы хотим выяснить эволюционную историю трех организмов: птиц, летучих мышей и мышей. Если бы мы взяли, например, характеристику крыльев, чтобы реконструировать нашу филогению, мы пришли бы к неправильному выводу.

Зачем? Потому что у птиц и летучих мышей есть крылья, и мы могли бы предположить, что они больше связаны друг с другом, чем с мышью. Однако мы априори знаем, что и мыши, и летучие мыши являются млекопитающими, поэтому они больше связаны друг с другом, чем с птицей.

Затем мы должны искать гомологические характеристики, которые позволят нам правильно выявить закономерность. Например, наличие волос или молочных желез.

Применяя это новое видение, мы найдем правильный образец взаимоотношений: летучая мышь и мышь больше связаны друг с другом, чем с птицей.

Ссылки

1. Аркас, LP (1861 г.). Элементы зоологии. Печать Габриэля Альгамбры.
2. Кертис, Х., и Шнек, А. (2006). Приглашение к биологии. Panamerican Medical Ed.
3. Холл, Б.К. (ред.). (2012). Гомология: иерархическая основа сравнительной биологии. Академическая пресса.
4. Кардонг, К.В. (2006). Позвоночные животные: сравнительная анатомия, функции, эволюция. McGraw-Hill.
5. Ликлитер Р. и Бахрик Л. Е. (2012). Концепция гомологии как основа для оценки механизмов развития: изучение избирательного внимания на протяжении всей жизни. Психобиология развития, 55 (1), 76-83.
6. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Биология растений (Том 2). Я поменял направление.
7. Солер, М. (2002). Эволюция: основы биологии. Южный проект.