ГОМОЛОГІЧНІ ТА АНАЛОГІЧНІ СТРУКТУРИ (З ПРИКЛАДАМИ) - БІОЛОГІЯ - 2025

Гомологічні структури є частинами біологічного організму , які поділяють загальний предок, в той час як аналогові виконують аналогічні функції. Порівнюючи два процеси або структури, ми можемо призначити їх як гомологи та аналоги.

Ці концепції здобули популярність після появи еволюційної теорії, і їх визнання та відмінність є ключовими для успішної реконструкції філогенетичних зв’язків між органічними істотами.

Джерело: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); переклад Angelito7, через Wikimedia Commons

Теоретичні основи

У двох видів ознака визначається як гомологічна, якщо вона отримана від спільного предка. Це, можливо, було значно модифіковане і не обов'язково має однакову функцію.

Щодо аналогій, деякі автори часто використовують термін гомоплазія синонімічно та взаємозамінно для позначення подібних структур, які є у двох або більше видів і не поділяють близького спільного предка.

Навпаки, в інших джерелах термін аналогія використовується для позначення подібності двох або більше структур з точки зору функціонування, тоді як гомоплазія обмежується оцінкою структур, схожих одна на одну, морфологічно кажучи.

Також ознака може бути гомологічною між двома видами, але статус ознаки не може. Пентадактил - відмінний приклад цього факту.

У людей і крокодилів можна виділити п’ять пальців, однак носороги мають структури з трьома пальцями, які не є гомологічними, оскільки цей стан розвинувся незалежно.

Застосування цих термінів не обмежується морфологією особистості, їх також можна використовувати для опису клітинних, фізіологічних, молекулярних характеристик тощо.

Як діагностуються гомології та аналогії?

Хоча терміни гомологія та аналогія легко визначити, їх діагностувати нелегко.

Як правило, біологи констатують, що певні структури гомологічні одна одній, якщо є відповідність у положенні відносно інших частин тіла та відповідність у будові, якщо структура є складною. Ембріологічні дослідження також відіграють важливу роль у діагностиці.

Таким чином, будь-яка відповідність, яка може існувати у формі чи функції, не є корисною ознакою для діагностики гомологій.

Чому існують аналогії?

У більшості випадків - але не у всіх - види з подібними характеристиками населяють регіони або зони з подібними умовами і піддаються порівнянному селективному тиску.

Іншими словами, вид вирішив проблему аналогічно, хоча і не свідомо, звичайно.

Цей процес називається конвергентною еволюцією. Деякі автори вважають за краще відокремлювати конвергентну еволюцію від паралельних.

Конвергентна еволюція або конвергенція призводить до утворення поверхневих подібностей, які відбуваються через диференційовані шляхи розвитку. Паралелізм, з іншого боку, передбачає подібні шляхи розвитку.

Приклади

-Простоподібна форма у водних тварин

В арістотелівські часи веретеноподібний вигляд риби та кита вважався достатнім для згрупування обох організмів у широку і неточну категорію "риб".

Однак, коли ми ретельно аналізуємо внутрішню структуру обох груп, ми можемо зробити висновок, що схожість є виключно зовнішньою та поверхневою.

Застосовуючи еволюційне мислення, ми можемо припустити, що протягом мільйонів років еволюційні сили отримували користь від збільшення частоти водних особин, що проявляють саме цю форму.

Можна також припустити, що ця веретеноподібна морфологія принесла певну користь, таку як мінімізація тертя та збільшення ємності руху в водному середовищі.

Існує дуже окремий випадок подібності між двома групами водних тварин: дельфінами та вже вимерлими іхтіозаврами. Якби допитливий читач шукав картину цієї останньої групи сауропсидів, вони могли б легко помилитися з дельфінами.

-Увійде в анурах

Явище, яке може призвести до появи аналогій, - це повернення персонажа до його предкової форми. У систематиці ця подія може бути заплутаною, оскільки не всі види нащадків будуть мати однакові характеристики чи риси.

Є деякі види жаб, які шляхом еволюційного перетворення придбали зуби в нижній щелепі. "Нормальним" станом жаб є відсутність зубів, хоча їх спільним предком володів ними.

Таким чином, було б помилкою думати, що зуби цих своєрідних жаб гомологічні відносно зубів іншої групи тварин, оскільки вони не придбали їх у загального предка.

-Порівняно між австралійськими сумчастими та південноамериканськими ссавцями

Подібність, що існує між обома групами тварин, походить від спільного предка - ссавця, але вони були набуті різними та незалежними в австралійських групах метатерійських ссавців та у південноамериканських евтерійських ссавців.

Кактус

Приклади аналогії та гомології не обмежуються виключно тваринним царством, ці події розсіяні протягом усього складного і хитромудрого дерева життя.

У рослин є ряд пристосувань, які дозволяють переносити пустельні середовища, такі як сукулентні стебла, стовпчасті стебла, колючки із захисними функціями та значне скорочення листкової поверхні (листя).

Однак неправильно групувати всі рослини, які мають ці характеристики, як кактуси, оскільки особини, які їх переносять, не здобули їх у загального предка.

Насправді існує три різних родини фанерогамів: Euphorbiaceae, Cactaceae та Asclepiadaceae, представники яких конвергентно набули адаптації до посушливих середовищ.

Наслідки плутання аналогічної структури з гомологічною

В еволюційній біології та в інших галузях біології поняття гомології є фундаментальним, оскільки дозволяє встановити філогенез органічних істот - одне з найбільш помітних завдань сучасних біологів.

Необхідно підкреслити, що лише гомологічні характеристики адекватно відображають загальний рід батьківських організмів.

Вважаємо, що в певному дослідженні ми хочемо з’ясувати еволюційну історію трьох організмів: птахів, кажанів та мишей. Якби ми взяли, наприклад, характеристику крил для реконструкції нашої філогенії, ми б прийшли до неправильного висновку.

Чому? Оскільки птахи і кажани мають крила, і ми можемо вважати, що вони більше пов'язані один з одним, ніж кожен з мишею. Однак ми апріорі знаємо, що і миші, і кажани - ссавці, тому вони більше пов'язані один з одним, ніж кожен з птахом.

Тоді ми повинні шукати гомологічні характеристики, які дозволяють нам правильно з’ясувати візерунок. Наприклад, наявність волосся або молочних залоз.

Застосовуючи це нове бачення, ми знайдемо правильну схему стосунків: кажан та миша більше пов’язані один з одним, ніж один із птахом.

Список літератури

1. Аркас, ЛП (1861). Елементи зоології. Друк Габріеля Альгамбра.
2. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
3. Холл, БК (Ред.). (2012 р.). Гомологія: Ієрархічна основа порівняльної біології. Академічна преса.
4. Кардон, К. В. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
5. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Концепція гомології як основа для оцінки механізмів розвитку: вивчення вибіркової уваги протягом усього періоду життя. Психобіологія розвитку, 55 (1), 76-83.
6. Ворон, PH, Еверт, РФ, Ейхорн, SE (1992). Біологія рослин (т. 2). Я перевернувся.
7. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.