KAJ JE HOMOPLAZIJA? (S PRIMERI) - BIOLOGIJA - 2025

Homoplasy (iz grške "homo", kar pomeni, enako, in "Plasisa" pomeni način, enake oblike), je skupna osnova za dve ali več vrst, vendar je ta funkcija ni prisoten v njihovi skupnega prednika. Osnova za opredelitev homoplazije je evolucijska neodvisnost.

Homoplazija med strukturami je posledica konvergentne evolucije, paralelizmov ali evolucijskih preobratov. Koncept je v nasprotju s konceptom homologije, kjer je značilnost ali lastnost skupine vrst podedovala od skupnega prednika.

Konvergentna evolucija: na fotografiji vidimo ihtiozavra, ki je zelo ekološki in mfološko podoben delfinu. Vir: Ustvarjalec: Dmitrij Bogdanov

Kaj je homoplazija?

V veji primerjalne anatomije je mogoče podobnosti med deli organizmov ovrednotiti glede na prednike, delovanje in videz.

Po besedah ​​Kardonga (2006) sta dva lika skupnega izvora označena kot homologna. Če je podobnost v smislu funkcije, naj bi bila dva procesa analogna. Končno, če je videz struktur podoben, gre za homoplazijo.

Vendar drugi avtorji pojmu dajejo širši pomen (prekrivajo se z analogijo) in vključujejo kakršno koli podobnost med dvema ali več vrstami, ki nimata skupnega izvora. V tem konceptu izstopa evolucijska neodvisnost dogodka.

Izvor izraza

Zgodovinsko so se ti trije izrazi uporabljali že od pred-darvinskih časov brez evolucijskega pomena. Po Darwinovem prihodu in eksponentnem razvoju evolucijskih teorij so izrazi pridobili nov odtenek in podobnost je bila razlagana v luči evolucije.

Homoplazija je izraz, ki ga je leta 1870 skoval Lankester in se nanašal na neodvisno pridobitev podobnih lastnosti v različnih rodovih.

George Gaylord Simpson je predlagal razlikovanje podobnosti po analogiji, mimikriji in naključnih podobnostih, čeprav jih danes štejemo za primere zbliževanja.

Vrste homoplazije

Homoplazija je tradicionalno razvrščena v konvergentno evolucijo, evolucijske vzporednice in evolucijske preobrate.

Cilj pregleda Patterson (1988) je pojasniti uporabo izrazov konvergenca in vzporednice, saj so ti pogosto lahko zmedeni ali napačno razlagani. Za nekatere avtorje je razlikovanje samo poljubno in raje uporabljajo splošni izraz homoplazija.

Drugi navajajo, da se razlikovanje med izrazi, čeprav ni zelo jasno, razlikujeta predvsem v razmerju med zadevnimi vrstami. Glede na to stališče je oddaljenost linij, ki predstavljajo podobne značilnosti, konvergenca. Če so rodovi tesno povezani, gre za vzporednico.

Tretja vrsta so preobrati, kjer se je značilnost razvila in se nato sčasoma vrnila v prvotno ali starost. Na primer, delfini in drugi kitovi so razvili optimalno telo za plavanje, ki spominja na potencialnega vodnega prednika, iz katerega so se razvili pred milijoni let.

Povratki na ravni morfologije so običajno redki in jih je težko prepoznati. Vendar so molekularni evolucijski preobrati - torej na ravni genov - zelo pogosti.

Homoplazije: izzivi pred rekonstrukcijo evolucijskih zgodovin

Pri rekonstrukciji evolucijskih zgodovin različnih rodov je nujno vedeti, katere lastnosti so homologne in katere so preproste homoplazije.

Če ocenimo razmerja med skupinami, ki se prepustijo vodenju homoplazij, bomo prišli do napačnih rezultatov.

Če na primer ocenimo katerega koli sesalca, kitov in rib glede na njihove spremenjene okončine v obliki plavuti, bomo prišli do zaključka, da so ribe in kiti med seboj bolj povezane, kot sta obe sesalni skupini.

Ker a priori poznamo zgodovino teh skupin - vemo, da so kiti sesalci - zlahka ugotovimo, da je ta hipotetična filogenija (tesna povezanost rib in kitov) napaka.

Ko pa ocenjujemo skupine, katerih odnosi niso jasni, homoplazije ustvarjajo neprijetnosti, ki jih ni tako enostavno razjasniti.

Zakaj obstajajo homoplazije?

Do zdaj smo razumeli, da so v naravi "nastopi lahko zavajajoči". Niso vsi organizmi, ki so si nekako podobni, povezani - na enak način, kot sta si dve osebi lahko fizično zelo podobni, vendar nista povezani. Presenetljivo je ta pojav v naravi zelo pogost.

Toda zakaj je predstavljen? V večini primerov se homoplazija pojavi kot prilagoditev podobnemu okolju. To pomeni, da sta obe vrsti podvrženi podobnim selektivnim pritiskom, kar vodi k reševanju "problema" na enak način.

Vrnimo se k primeru kitov in rib. Čeprav sta ti rodovi izrazito ločeni, se obe srečujeta z vodnim življenjem. Tako naravna selekcija daje prednost fuziformnim rebrastim telesom, ki se učinkovito gibljejo znotraj vodnih teles.

Pojmi prestrukturiranja: globoke homologije

Vsak napredek v razvoju biologije pomeni novo znanje za evolucijo - in molekularna biologija ni izjema.

Z novimi tehnikami sekvenciranja je bilo ugotovljeno ogromno število genov in z njimi povezanih produktov. Poleg tega je evolucijska razvojna biologija prispevala tudi k modernizaciji teh konceptov.

Leta 1977 sta Sean Carroll in sodelavci razvila koncept globoke homologije, ki je bila opredeljena kot pogoj, ko imata rast in razvoj strukture v različnih rodovih enak genetski mehanizem, ki sta ga podedovala od skupnega prednika.

Vzemimo primer oči pri nevretenčarjih in vretenčarjih. Oči so zapleteni fotoreceptorji, ki jih najdemo v različnih skupinah živali. Vendar je jasno, da skupni prednik teh živali ni imel kompleksnega očesa. Pomislimo na svoje oči in oči glavonožca: radikalno se razlikujejo.

Kljub razlikam si oči delijo globok prednik, saj se je oppsin razvil iz oppsina prednikov in razvoj vseh oči nadzira isti gen: Pax 6.

So torej oči homologne ali konvergentne? Odgovor je oboje, odvisno je od stopnje, na kateri ocenite situacijo.

Sesalci in morsupials: sevanje konvergenc

Primerov homoplazij ima v naravi veliko. Eno najzanimivejših je zbliževanje ameriških placentnih sesalcev in avstralskih marsupials - dveh rodov, ki sta se razšli pred več kot 130 milijoni let.

V obeh okoljih najdemo zelo podobne oblike. Zdi se, da ima vsak sesalec svoj "ekvivalent", kar zadeva morfologijo in ekologijo v Avstraliji. Se pravi, da nišo, ki jo sesalec zaseda v Ameriki, v Avstraliji, zaseda podoben marsupial.

Krt v Ameriki ustreza avstralskemu marsupial mol, mravljišču numbat (Myrmecobius fasciatus), mišem murskosobogi miški (družina Dasyuridae), lemur do cucusa (Phalanger maculatus), volk Tasmanski volk, med drugimi.

Reference

1. Doolittle, RF (1994). Konvergentna evolucija: potreba po eksplicitnem. Trendi biokemijskih znanosti, 19 (1), 15–18.
2. Greenberg, G., in Haraway, MM (1998). Primerjalna psihologija: priročnik. Routledge.
3. Kardong, KV (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
4. Kliman, RM (2016). Enciklopedija evolucijske biologije. Akademski tisk.
5. Losos, JB (2013). Princeton vodnik k evoluciji. Princeton University Press.
6. McGhee, GR (2011). Konvergentna evolucija: omejene oblike najlepše. MIT Pritisnite.
7. Rice, SA (2009). Enciklopedija evolucije. Založništvo Infobase
8. Sanderson, MJ, in Hufford, L. (ur.). (devetnajst devetinšestdeset). Homoplazija: ponovitev podobnosti v evoluciji. Elsevier.
9. Starr, C., Evers, C., in Starr, L. (2010). Biologija: koncepti in aplikacije brez fiziologije. Cengage Learning.
10. Stayton CT (2015). Kaj pomeni konvergentna evolucija? Razlaga konvergence in njene posledice pri iskanju meja evolucije. Vmesni fokus, 5 (6), 20150039.
11. Tobin, AJ, in Dusheck, J. (2005). Spraševanje o življenju. Cengage Learning.
12. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplazija: od zaznavanja vzorca do določanja procesa in mehanizma evolucije. znanost, 331 (6020), 1032-1035.
13. Zimmer, C., Emlen, DJ, & Perkins, AE (2013). Evolucija: Ustvarjanje smisla življenja. CO: Roberts.