Homologija
Homologna lastnost je vsaka lastnost, ki je nastala z evolucijo iz skupnega prednika. V nasprotju z analognimi lastnostmi: podobnostmi med organizmi, ki so se razvili ločeno.
Izraz je obstajal že pred letom 1859, sodobni pomen pa je dobil, ko je Darwin uveljavil idejo o skupnem poreklu.p45 Preddarvinistični naravoslovci Cuvier, Geoffroy in Richard Owen so prav tako uporabljali to idejo.
Homologno lastnost pogosto imenujemo homolog (tudi homolog). V genetiki se izraz "homolog" uporablja tako za homologno beljakovino kot za gen (zaporedje DNK), ki jo kodira.
Shema lobanje kuščarja in krokodila: homologne kosti imajo enake barve.
Homologija proti analogiji
Po Russellovem mnenju dolgujemo Richardu Ownu prvo jasno razlikovanje med homolognimi in analognimi organi. Ownove opredelitve so bile:
Analog: del ali organ pri eni živali, ki ima enako funkcijo kot drug del ali organ pri drugi živali.
Homolog: isti organ pri različnih živalih v vseh oblikah in funkcijah.
Razlikovanje je jasno razvidno iz primerov, kot so ušesne koščice pri sesalcih. Te majhne kosti so v več sto milijonih let evolucije prehodile pot od žrelnih pokrovov pri ribah prek kosti zadnje čeljusti pri sinapsidih do sedanjega položaja v ušesu sesalcev. O tem pričajo fosilni zapisi in tudi embriologija. Med razvojem zarodka se hrustanec strdi in tvori kost. Kasneje v razvoju se drobne kostne strukture sprostijo iz čeljusti in se preselijo v območje notranjega ušesa. Ušesne kosti so homologne s čeljustnimi kostmi in škrlatnimi pokrovi, niso pa analogne.
To precej nenavadno zgodbo je leta 1818 prvi predlagal Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, ki je opazoval ribe in poskušal odkriti homologijo njihovih kosti s kostmi kopenskih vretenčarjev.
Raven analize
Lastnost je lahko homologna in analogna, odvisno od tega, na kateri ravni jo preučujemo. Na primer, krila ptic in netopirjev so homologna kot podlakti pri tetrapodih. Vendar pa niso homologne kot krila, ker je organ pri zadnjem skupnem predniku tetrapodov služil kot podlaket (in ne kot krilo).
Po definiciji vsaka homologna lastnost opredeljuje klade - monofiletični takson, v katerem imajo vsi člani to lastnost (ali so jo izgubili sekundarno), vsi nečlani pa je nimajo.
Krila pterozavrov (1), netopirjev (2) in ptic (3) so analogna kot krila, vendar homologna kot podlakti.
Sorodni izrazi
Kladistični izrazi
- Homoplazija: razvili so se neodvisno, vendar iz iste predniške strukture.
- Pleziomorfija: prisotna pri skupnem predniku, vendar se pri nekaterih njegovih potomcih sekundarno izgubi.
- Sinapomorfija: prisotna pri predniku in vseh njegovih potomcih.
Genska zaporedja
Na podlagi ohranjenih zaporedij DNK, RNK in proteinov je mogoče določiti homologijo med organizmi.
- Ortologija: geni ali zaporedja DNK, ki so si podobni, ker izvirajo iz skupnega prednika. Prvotno so bili ločeni z dogodkom speciacije. Ortologi (ortološki geni) so geni v različnih vrstah, ki so nastali z vertikalnim potomstvom iz enega gena zadnjega skupnega prednika. Izraz "ortolog" je leta 1970 skoval Walter Fitch.
- Paralogija: kadar se gen podvoji na dveh različnih mestih v istem genomu, sta obe kopiji paralogni. Paralogni geni pogosto pripadajo isti vrsti, vendar to ni nujno: na primer gen za hemoglobin pri ljudeh in gen za mioglobin pri šimpanzih sta paraloga. Paralogi imajo običajno enako ali podobno funkcijo, včasih pa tudi ne. Vsaj ena od kopij je pod manjšim selekcijskim pritiskom in lahko mutira ter pridobi novo funkcijo.
- Ksenologija: Homologi, ki nastanejo zaradi horizontalnega prenosa genov med dvema organizmoma. Ksenologi imajo lahko različne funkcije, če je novo okolje za horizontalno preneseni gen zelo drugačno. Na splošno pa imajo ksenologi običajno podobno funkcijo v obeh organizmih.
Globoka homologija
V evolucijski razvojni biologiji se koncept globoke homologije uporablja za opis primerov, ko rast in diferenciacijo nadzorujejo genetski mehanizmi, ki so homologni in globoko ohranjeni pri številnih vrstah. Učbeniški primeri, značilni za metazoje, vključujejo homeotične gene, ki nadzorujejo diferenciacijo vzdolž telesa, in gene pax (zlasti PAX6), ki sodelujejo pri razvoju očesa in drugih čutilnih organov.
Algoritem na podlagi fenotipov (kot so lastnosti in razvojne napake) identificira globoko homologne genetske module v enoceličnih organizmih, rastlinah in nečloveških živalih. Tehnika usklajuje fenotipe med organizmi na podlagi homologije genov, ki so vključeni v fenotipe.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je homologna lastnost?
O: Homologna lastnost je vsaka lastnost, ki izhaja iz skupnega prednika z evolucijo.
V: Kako se homologna lastnost razlikuje od analogne lastnosti?
O: Homologna lastnost se razlikuje od analogne lastnosti, ker so si organizmi s homolognimi lastnostmi podobni zaradi evolucije iz skupnega prednika, medtem ko so se organizmi z analognimi lastnostmi razvili ločeno.
V: Kdo je prvi uporabil idejo homologije?
O: Preddarvinistični naravoslovci Cuvier, Geoffroy in Richard Owen so najprej uporabili idejo homologije.
V: Kdaj je homologija dobila svoj sodobni pomen?
O: Homologija je dobila svoj sodobni pomen, ko je Darwin leta 1859 uveljavil koncept skupnega porekla.
V: Kaj je homolog v genetiki?
O: V genetiki se izraz "homolog" nanaša tako na homologno beljakovino kot na gen, ki jo kodira, kar je zaporedje DNK.
V: Kakšen je drug izraz za homologno lastnost?
O: Homologne lastnosti se pogosto imenujejo homologi ali homologi.
V: Kakšna je razlika med homologno beljakovino in genom?
O: Homologna beljakovina je beljakovina, ki je strukturno in funkcionalno podobna drugi beljakovini, ker izvira iz skupnega prednika. Gen pa je zaporedje DNK, ki kodira beljakovino.
