Хомология

Хомология срещу аналогия

Според Ръсел на Ричард Оуен дължим първото ясно разграничение между хомоложни и аналогични органи. Определенията на Оуен са:

Аналог: част или орган в едно животно, който има същата функция като друга част или орган в друго животно.

Хомолог: един и същ орган при различни животни с всички възможни форми и функции.

Разграничението се вижда ясно от примери като ушните миди на бозайниците. В продължение на няколкостотин милиона години еволюция тези малки костици са изминали пътя от хрилните капаци на рибите през костите на задната челюст на синапсидите до сегашното си положение в ухото на бозайниците. За това свидетелстват фосилните находки, както и ембриологията. С развитието на ембриона хрущялът се втвърдява и образува кост. На по-късен етап от развитието малки костни структури се отделят от челюстта и мигрират към областта на вътрешното ухо. Ушните костици са хомоложни на челюстните кости и на хрилните капаци, но не са аналогични.

Тази доста необичайна история е предложена за първи път през 1818 г. от Етиен Жофроа Сент-Илер, който разглежда риби и се опитва да открие сходството на техните кости с тези на сухоземните гръбначни животни.

Ниво на анализ

Един признак може да бъде както хомоложен, така и аналогичен, в зависимост от нивото, на което се разглежда признакът. Например крилата на птиците и прилепите са хомоложни като предмишниците при тетраподите. Въпреки това те не са хомоложни като крила, тъй като органът е служил като предмишница (а не като крило) при последния общ предшественик на тетраподите.

По дефиниция всеки хомоложен признак определя клад - монофилетичен таксон, в който всички членове притежават признака (или са го загубили вторично), а всички нечленове го нямат.

Крилата на птерозаврите (1), прилепите (2) и птиците (3) са аналогични като крила, но хомоложни като предмишници.

Свързани термини

Кладистични термини

• Хомоплазия: еволюирали са независимо, но от една и съща прародителска структура.
• Плезиоморфия: присъства в общ прародител, но вторично се губи в някои от неговите потомци.
• Синапоморфия: среща се при предшественика и всички негови потомци.

Генни последователности

Запазените последователности на ДНК, РНК и протеини могат да се използват за определяне на хомоложността между организмите.

• Ортология: гени или последователности от ДНК, които си приличат, защото произхождат от общ предшественик. Първоначално те са били разделени от видообразуване. Ортолози (ортоложни гени) са гени в различни видове, които са произлезли чрез вертикален произход от един ген на последния общ предшественик. Терминът "ортолог" е въведен през 1970 г. от Уолтър Фич.

• Паралогия: когато един ген се дублира на две различни места в един и същи геном, двете копия са паралогични. Параложните гени често принадлежат към един и същи вид, но това не е задължително: например хемоглобиновият ген на човека и миоглобиновият ген на шимпанзето са паралози. Паралозите обикновено имат еднаква или сходна функция, но понякога не. Поне едно от копията ще бъде подложено на по-малък селекционен натиск и може да мутира и да придобие нова функция.

• Ксенология: хомолози, получени в резултат на хоризонтален трансфер на гени между два организма. Ксенолозите могат да имат различни функции, ако новата среда е много различна за хоризонтално пренасящия се ген. Като цяло обаче ксенолозите обикновено имат сходна функция в двата организма.

Дълбока хомология

В еволюционната биология на развитието понятието "дълбока хомология" се използва за описване на случаи, при които растежът и диференциацията се контролират от генетични механизми, които са хомоложни и дълбоко запазени в широк спектър от видове. Учебникарските примери, характерни за метазоите, включват хомеотичните гени, които контролират диференциацията по тялото, и pax гените (особено PAX6), участващи в развитието на окото и други сетивни органи.

Алгоритъмът идентифицира дълбоко хомоложни генетични модули в едноклетъчни организми, растения и нечовекоподобни животни въз основа на фенотипи (като признаци и дефекти в развитието). Техниката подрежда фенотиповете в различните организми въз основа на хомологията на гените, участващи във фенотиповете.