Analogie (biologie)

Capacitatea de a zbura a evoluat convergent la pterosauri ( 1 ), lilieci ( 2 ) și păsări ( 3 ). Cele Aripile acestor grupuri de vertebrate sunt organe analoge (ca membrele anterioare, organe omoloage). La pterozauri, aripile sunt purtate de al 4-lea deget, la lilieci de la al 2-lea la al 5-lea deget, iar la păsări în esență de al doilea deget.

O analogie ( greacă ἀναλογία, analogie a „corespondenței”) este, în biologie, asemănarea structurii organelor , proteinelor , genelor sau comportamentelor diferitelor organisme, care fiecare dintre acestea a apărut filogenetic în mod independent. În consecință, strămoșii comuni ai acestor ființe vii nu au prezentat încă această expresie. O analogie este adesea legată de o funcție corespunzătoare.

Dezvoltarea trăsăturilor analoge la speciile care nu sunt strâns legate se numește evoluție convergentă (de asemenea dezvoltare convergentă sau evoluție paralelă ) sau, pe scurt, convergență . Existența convergenței înseamnă că simpla similitudine a unei caracteristici nu permite să se tragă concluzii despre relație. Funcții similare pot sugera doar aceeași funcție sau o funcție similară. Chiar și o similitudine întâmplătoare nu poate fi exclusă de la început. Mai ales în biologia moleculară, când apar trăsături comune care se bazează pe analogie și, prin urmare, nu spun nimic despre relațiile dintre speciile examinate, se folosește homoplasia .

Opusul - trăsături comune moștenite de la un strămoș comun și astfel asemănător unul cu celălalt - se numește omologie . Organele sau genele omoloage au aceleași origini ancestrale, dar nu neapărat aceleași funcții. Se pot dezvolta separat pe perioade lungi de timp ( divergență ) și apoi arată foarte diferit atunci când speciile sunt comparate . Asemănarea caracteristicilor între diferite specii, indiferent de omologia sau analogia lor, de ex. B. Dacă acest lucru este necunoscut sau controversat, acesta este denumit corespondență .

În general, analogia sau omologia este utilizată numai în raport cu caracteristicile. S-a sugerat să se coreleze și termenii cu funcțiile, dar acest lucru nu este de obicei comun.

Caracteristici analogice

Organele analogice nu sunt doar funcționale similare, ci parțial și extern, parțial chiar (superficial) anatomic. Dar ele sunt filogenetic diferite și au apărut independent unul de celălalt. Deci nu descriu relații de familie. Mai degrabă, organele similare permit doar tragerea concluziilor despre condiții de mediu și stiluri de viață similare.

Conform teoriei evoluției sistemului, trăsături analoge apar printr-o interacțiune a presiunii de selecție convergente și a coridoarelor de dezvoltare. Se dezvoltă în cursul evoluției prin adaptarea la o cerință funcțională similară și condiții de mediu similare. Adesea, ființele vii cu caracteristici similare s-au adaptat la nișe ecologice similare (vezi echivalența locului de muncă ).

Termenii analogie și convergență sunt folosiți în mod frecvent în zoologie . Un exemplu în acest sens este formarea aripioarelor la pești și balene . Aripioarele balenelor au aceeași funcție și formă similară cu cele ale peștilor, dar din punct de vedere istoric au provenit de la membrele mamiferelor care trăiau pe uscat .

În botanică există și formațiuni similare de plante. Astfel, prin spini laici adesea cu spini confuzi. Spre deosebire de spini, coloanele vertebrale se formează numai din straturile celulare superioare ( epidermă , țesut cortical ). Deci nu sunt decât structuri de suprafață ( apariții ). Spinii, pe de altă parte, sunt transformări ale frunzelor sau ale axei tulpinii . Astfel de transformări de adaptare la condiții speciale de viață și de mediu se numesc metamorfoză în botanică .

Termenii analogie și omologie sunt folosiți și în raționamentul evolutiv în genetică moleculară și proteomică . În cazul genelor sau proteinelor analoge , secvențele de baze sau aminoacizi sunt secțiuni care au același nume. B. apar prin mutații de la gene diferite sau gene localizate în locații diferite (loci).

Exemple

Tilacina dispărută , care nu este strâns legată de câini, este un exemplu de evoluție convergentă.

Planta triunghiulară, o plantă de casă populară , este similară cu cactusul candelabrelor.

Exemple clasice sunt craniile lupilor și tilacinilor , forma furnicarului și a arboricului sau chiar arici și arici . Cauza unor astfel de evoluții convergente care au condus la analogii sunt aceiași factori de selecție care au condus la ajustări comparabile. „Cel mai cunoscut exemplu sunt marsupialele din Australia [...] întrucât nu existau mamifere placentare în Australia, au dezvoltat tipuri de adaptare care corespund celor din emisfera nordică.”

Un alt exemplu sunt membrele diferitelor vertebrate acvatice care sunt adaptate pentru locomoția subacvatică, de ex. B. broaște țestoase , balene și pinguini , toate acestea reprezentând modificări ale planului de bază al unui membru cu cinci membre și sunt astfel omoloage unul cu altul, dar s-au dezvoltat independent unul de celălalt datorită originilor lor diferite de la picioare sau aripi și sunt, prin urmare, analog unii cu alții. Prin urmare, este vorba de adaptări la condiții de mediu similare care duc la forme și funcții similare. Cu toate acestea, dacă vă întoarceți suficient în arborele genealogic, reptilele, mamiferele și păsările coboară dintr-un strămoș comun care are extremitatea frontală cu cinci colțuri.

Evoluția convergentă este presupusă chiar și în cadrul anumitor taxoni , cum ar fi părțile bucale ale insectelor. Aici piesele bucale originale de mestecat și de mestecat s-au dezvoltat în diferite tipuri funcționale, pe de o parte formarea proboscisului la insectele care vizitează florile, care pot absorbi nectarul foarte eficient, iar pe de altă parte formarea convergentă a pieselor bucale perforante-suge.

În ciuda marea lor morfologică similitudine, păduchii de animale , de asemenea , dezvoltat de două ori , în mod independent unul de celălalt , în cursul evoluției . Marea corespondență a caracteristicilor corpului parazit este astfel rezultatul adaptării la animalul gazdă .

Dezvoltările convergente sunt cunoscute și în plante. Un exemplu poate fi găsit în plantele suculente : Candelabrele din Lumea Nouă cactus Pachycereus weberi arată foarte asemănător cu laptele triunghiular Euphorbia trigona din Africa. Dispunerea spinilor frunzelor și forma florii permit o distincție ( determinare ). Asemănarea se bazează pe adaptarea la locul uscat și cald .

Există convergență nu numai în zona formei corpului, ci și la nivel molecular. Rumegătoarele, cum ar fi vitele domestice și maimuțele subțiri care mănâncă frunze, cum ar fi langur Presbytis entellus, aparțin grupurilor sistematice îndepărtate, dar au o moleculă de lizozimă foarte similară care este produsă în stomac.

Alte exemple de organe și structuri analogice sunt

• picioarele grave ale mole greierii ( insecte) și alunițe (mamifere)
• scheletul interior al cefalopodelor (Schulp) și al vertebratelor (cordă, coloană vertebrală).
• aripile păsărilor , liliecilor și pterosaurilor .
• aripile unei păsări și aripile unui fluture
• ciocurile asemănătoare papagalului la cefalopode , papagali și broaște țestoase aligatoare
• ciocurile asemănătoare rațelor la rațe , ornitorinc și hadrosauri
• fizicul în formă de șarpe al anghilelor , viermilor , amfibienilor și șerpilor .
• aerodinamic forma corpului de înot rapid vertebrate , cum ar fi rechini , delfini , ichthyosaurs și pinguini (păsări)
• Ochi lenticular la cefalopode și vertebrate.

Delimitarea termenilor

Analogie și omologie

• Structurile care nu pot fi urmărite înapoi la un plan comun sunt similare. Expresia lor similară se explică prin convergență. Un exemplu: Aripile păsărilor și liliecilor (membrana de zbor) sunt similare în ceea ce privește aripile - penele sau membrana de zbor. Cu toate acestea, liliecii au membrana de zbor întinsă între degetele membrelor anterioare, păsările zboară cu întreaga aripă, adică brațul cu pene. Egalitatea funcțională se bazează pe un plan complet diferit.
• Omologii sunt structuri care pot fi urmărite înapoi la un plan comun. Caracteristicile lor diferite sunt explicate prin divergență . Un exemplu: Aripioarele frontale ale unui delfin și picioarele din față ale unui elefant sunt omoloage în ceea ce privește scheletul, deoarece ordinea oaselor, adică humerusul, ulna și raza etc. a rămas aceeași. Aproape același plan de construcție are o funcție complet diferită.

Uneori, distincția dintre „analog” și „omolog” depinde de punctul de vedere: aripioarele delfinilor și ale pinguinilor reprezintă extremități omoloage, dar structurile înotătoarelor nu se întorc la strămoșii comuni. Reprezintă exaperații analoage.În același mod, aripile liliecilor și ale păsărilor sunt dezvoltări analoage bazate pe extremități omoloage. În ambele perechi de exemple, structurile comune ale strămoșilor comuni sunt membrele anterioare ale Sauropsidei cu aproximativ 310 milioane de ani în urmă.

Formații secundare

Uneori, funcția unui organ care a regresat în cursul evoluției este îndeplinită ulterior secundar de un organ analog atunci când condițiile de viață se schimbă din nou în direcția inițială, de ex. B. un animal teren se întoarce la apă (exemplu: chitului gălbează ca secundar fin caudală ). În cazuri rare, cum ar fi articulația temporomandibulară secundară , trecerea de la organul primar la cel secundar este, de asemenea, directă.

Coevolutia

Un proces complet diferit decât convergența sau evoluția paralelă este coevolutia , care descrie adaptările speciilor care interacționează puternic. Un exemplu sunt reprezentanții genului de plante Hippeastrum (steaua cavalerului), a căror formă de floare este concepută special pentru polenizare de către unele specii de colibri. Forma ciocului colibriului s- a adaptat de-a lungul timpului la forma caliciului. Această dezvoltare comună are avantaje pentru ambele tipuri. Pe de o parte, se asigură că păsările colibri nu trebuie să concureze cu reprezentanții altor specii pentru hrană, deoarece niciun alt animal nu poate ajunge la nectar. Pe de altă parte, forma corpului păsării și faptul că ingeră nectarul în zbor asigură faptul că polenul se va lipi de sân și că va poleniza alte flori. Similitudinea speciilor datorită mimetismului , de exemplu imitarea modelului aripii unui fluture otrăvitor de către o specie ne-otrăvitoare care nu este strâns înrudită, poate fi înțeleasă și ca coevolutie.

paralelism

Charles Darwin s-a referit deja la asemănarea formelor în regiunile separate geografic, ca paralelism . Mai târziu, termenul a fost folosit în principal atunci când speciile strâns înrudite, de exemplu membrii aceluiași gen, dezvoltă caracteristici comune independent unul de celălalt. Această utilizare este încă obișnuită astăzi. Conform acestei utilizări, convergența se limitează la dezvoltarea unor trăsături similare numai la speciile înrudite la distanță. Cu toate acestea, nu toți biologii practică această separare conceptuală strictă.

Vezi si

• Apomorfism
• atavism
• Teoria evoluției
• Teoria convergenței (evoluție)
• Serii de progresie și regresie (organele omoloage pot fi adesea aranjate ca serii de modificare)
• Rudiment

Dovezi individuale

1. ^ Ulrich Lehmann: Dicționar paleontologic. Ediția a IV-a. Enke, Stuttgart 1996.
2. ^ Ray Lankester : Despre utilizarea termenului de omologie în zoologia modernă și distincția dintre acordurile homogenetice și homoplastice. În: Analele și revista de istorie naturală, zoologie, botanică și geologie. Seria 4, volumul 6, 1870, pp. 34-43.
3. ↑ Michael T. Ghiselin: Homologia ca relație de corespondență între părți ale indivizilor. În: Teoria în Biosciences. 124, 2005, pp. 91-103. doi: 10.1016 / j.thbio.2005.08.001
4. ↑ George V. Lauder: Omologie, formă și funcție. În: Brian K. Hall (Ed.): Omologie: baza ierarhică a biologiei comparate. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-08-057430-1 , capitolul 4.
5. ↑ Ernst Mayr: Aceasta este evoluția. Munchen 2003, p. 195.
6. ↑ Ernst Mayr: Aceasta este evoluția. Munchen 2003, p. 195 f.
7. ↑ HW Krenn , J. Plant, NU Szucsich: Piese bucale ale insectelor care vizitează florile. În: Structura și dezvoltarea artropodelor. 34, 2005, pp. 1-40.
8. ↑ HW Krenn, B.-A. Gereben-Krenn, BM Steinwender, A. Popov: Neuroptera care vizitează flori: piese bucale și comportamentul alimentar al Nemoptera sinuata (Nemopteridae). În: European Journal of Entomology. 105, 2008, pp. 267-277.
9. ↑ J. Bauder, N. Lieskonig, HW Krenn: Fluturul neotropical extrem de lung cu limba Eurybia lycisca (Riodinidae): morfologia proboscisului și manipularea florilor. În: Structura și dezvoltarea artropodelor. 40, 2011, pp. 122-127.
10. ↑ KP Johnson și colab.: Origini multiple ale parazitismului la păduchi . În: Proc Biol Sci . bandă 271 , nr. 1550 , 2004, pp. 1771-1776 , PMID 15315891 . 
11. ↑ Andrew Cockburn: Ecologie evolutivă. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart 1995, p. 39 f.
12. ↑ Richard Dawkins : Povestiri din originea vieții: o călătorie în timp pe urmele lui Darwin . Întâlnirea 16.
13. ↑ Georg Toepfer: Dicționar istoric de biologie. Istoria și teoria conceptelor biologice de bază. Volumul 1: analogie cu integritatea. Verlag JB Metzler, Stuttgart / Weimar 2011, ISBN 978-3-476-02316-2 , p. 9.