CE ESTE O OMOLOGIE ÎN BIOLOGIE? (CU EXEMPLE) - BIOLOGIE - 2025

O omologie este o structură, organ sau proces la doi indivizi care pot fi urmăriți la o origine comună. Corespondența nu trebuie să fie identică, structura poate fi modificată în fiecare linie studiată. De exemplu, membrii vertebraților sunt omologi între ei, deoarece structura poate fi urmărită în strămoșul comun al acestui grup.

Homologiile reprezintă baza biologiei comparative. Poate fi studiat la diferite niveluri, inclusiv molecule, gene, celule, organe, comportament și așa mai departe. Prin urmare, este un concept crucial în diferite domenii ale biologiei.

Sursa: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); traducere de Angelito7, prin Wikimedia Commons

Perspectiva istorica

Homologia este un concept care a fost legat de clasificarea și studiul morfologiilor de-a lungul istoriei, iar rădăcinile sale se regăsesc în anatomia comparată. Era deja un fenomen intuit de gânditori precum Aristotel, care erau familiarizați cu structuri similare la diferite animale.

Belon, în anul 1555, a publicat o lucrare reprezentând o serie de comparații între scheletele păsărilor și mamiferelor.

Pentru Geoffroy Saint-Hilaire, existau forme sau compoziții în structurile care ar putea diferi în organism, dar mai exista o anumită constanță în relația și conexiunea cu structurile adiacente. Cu toate acestea, Saint-Hilaire a descris aceste procese drept analoge.

Deși termenul a avut predecesorii săi, istoric este atribuit zoologului Richard Owen, care l-a definit ca: „același organ la animale diferite, sub fiecare variație de formă și funcție”.

Owen credea în imuabilitatea speciilor, dar a considerat că corespondența dintre structurile organismelor avea nevoie de o explicație. Din punct de vedere pre-darwinian și anti-evolutiv, Owen și-a concentrat conceptul pe „arheotipuri” - un fel de schemă sau plan pe care grupurile de animale au urmat-o.

Ce este omologia?

În prezent, termenul de omologie este definit ca două structuri, procese sau caracteristici care împart un strămoș comun. Adică, structura poate fi urmărită în timp în aceeași caracteristică în strămoșul comun.

Omologie în serie

Omologia în serie este un caz special al omologiei, unde există similaritate între părțile succesive și cele repetate din același organism (două specii sau doi indivizi nu mai sunt comparați).

Exemple tipice de omologii în serie sunt lanțul de vertebre la nivelul coloanei vertebrale vertebrale, arcadele ramurale consecutive și segmentele musculare care circulă de-a lungul corpului.

Omologii moleculare

La nivel molecular, putem găsi și omologii. Cel mai evident este existența unui cod genetic comun pentru toate organismele vii.

Nu există niciun motiv pentru care un anumit aminoacid să fie legat de un codon specific, deoarece este o alegere arbitrară - la fel cum limbajul uman este arbitrar. Nu există niciun motiv pentru care „scaunul” să fie numit așa, dar îl facem pentru că l-am învățat de la cineva, strămoșul nostru. Același lucru se aplică codului.

Cel mai logic motiv pentru care toate organismele împărtășesc codul genetic este acela că strămoșul comun al acestor forme a folosit același sistem.

Același lucru este valabil pentru o serie de căi metabolice prezente într-o gamă largă de organisme, cum ar fi glicoliza, de exemplu.

Omologie profundă

Apariția biologiei moleculare și capacitatea de secvență au dat loc sosirii unui nou termen: omologia profundă. Aceste descoperiri ne-au permis să concluzionăm că, deși două organisme sunt diferite din punct de vedere al morfologiei lor, ele pot împărtăși un model de reglare genetică.

Astfel, omologia profundă aduce o nouă perspectivă asupra evoluției morfologice. Termenul a fost folosit pentru prima dată într-un articol influent din prestigiosul jurnal Nature intitulat: Fossile, gene și evoluția membrelor animale.

Shubin și colab., Autorii articolului, o definesc drept „existența căilor genetice implicate în reglarea folosită pentru a construi caracteristici la animale disparate din punct de vedere al morfologiei și filogenetic distante”. Cu alte cuvinte, omologii profunde pot fi găsite în structuri analoge.

Gena Pax6 joacă un rol indispensabil în generarea vederii la moluște, insecte și vertebrate. Genele Hox, pe de altă parte, sunt importante pentru construcția membrelor la pești și membrele tetrapodului. Ambele sunt exemple de omologii profunde.

Sursa: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE. , prin Wikimedia Commons

Sursa: PhiLiP, prin Wikimedia Commons

Analogie și omoplazie

Când doriți să studiați similitudinea dintre două procese sau structură, aceasta poate fi făcută din punct de vedere al funcției și aspectului, și nu doar urmând criteriul strămoșului comun.

Astfel, există doi termeni înrudiți: analogia care descrie caracteristici cu funcții similare și poate avea sau nu un strămoș comun.

Pe de altă parte, homoplazia se referă la structuri care arată pur și simplu la fel. Deși acești termeni își au originea în secolul al XIX-lea, au câștigat popularitate odată cu apariția ideilor evolutive.

De exemplu, aripile fluturilor și păsărilor au aceeași funcție: zbor. Astfel, putem concluziona că sunt analoge, cu toate acestea nu le putem urmări originea unui strămoș comun cu aripi. Din acest motiv, nu sunt structuri omologe.

Același lucru este valabil și pentru aripile liliecilor și păsărilor. Cu toate acestea, oasele care se constituie dacă sunt omologe unele cu altele, pentru că putem urmări o origine comună a acestor linii care împărtășesc modelul oaselor membrelor superioare: humerus, cubic, rază, falange etc. Rețineți că termenii nu se exclud reciproc.

Homoplazia se poate reflecta în structuri similare, cum ar fi aripioarele unui delfin și cele ale unei țestoase.

Sursa: John Romanes (1848-1894), prin Wikimedia Commons

Importanța în evoluție

Homologia este un concept cheie în biologia evolutivă, întrucât doar reflectă în
mod adecvat originea comună a organismelor.

Dacă dorim să reconstruim o filogenie pentru a stabili relațiile de rudenie, strămoși și descendență a două specii și, din greșeală, vom folosi o caracteristică care împărtășește doar forma și funcția, am ajunge la concluzii greșite.

De exemplu, dacă dorim să determinăm relațiile dintre lilieci, păsări și delfini și să folosim greșit aripile ca un personaj omolog, am ajuns la concluzia că liliecii și păsările sunt mai mult legate între ele decât liliacul cu delfinul.

A priori știm că această relație nu este adevărată, pentru că știm că liliecii și delfinii sunt mamifere și sunt mai înrudiți între ei decât fiecare grup cu păsări. Prin urmare, trebuie să folosim caractere omologe, cum ar fi glandele mamare, cele trei oase mici ale urechii medii, printre altele.

Referințe

1. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologie: baza ierarhică a biologiei comparative. Presă academică.
2. Kardong, KV (2006). Vertebrate: anatomie comparativă, funcție, evoluție. McGraw-Hill.
3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Conceptul de omologie ca bază pentru evaluarea mecanismelor de dezvoltare: explorarea atenției selective pe toată durata de viață. Psihobiologie de dezvoltare, 55 (1), 76-83.
4. Rosenfield, I., Ziff, E., și Van Loon, B. (2011). ADN: Ghid grafic pentru molecula care a zguduit lumea. Presa universitară Columbia.
5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, omologie profundă și FoxP2: implicații pentru evoluția vorbirii și a limbajului. Tranzacții filozofice ale Royal Society of London. Seria B, Științe biologice, 366 (1574), 2124-40.
6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosile, genele și evoluția membrelor animale. Nature, 388 (6643), 639.
7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Omologie profundă și originile noutății evolutive. Nature, 457 (7231), 818.
8. Soler, M. (2002). Evoluție: baza Biologiei. Proiectul Sud.