CO TO JEST HOMOPLAZJA? (Z PRZYKŁADAMI) - BIOLOGIA - 2025

Homoplasy (od greckiego „homo”, co oznacza same, a „plasis” oznacza sposób, same formy) jest wspólną podstawą dwóch lub więcej gatunków, ale ta funkcja nie jest obecny w ich wspólnego przodka. Podstawą zdefiniowania homoplazji jest ewolucyjna niezależność.

Homoplazja między strukturami jest wynikiem zbieżnej ewolucji, równoległości lub ewolucyjnych odwróceń. Pojęcie to jest skontrastowane z pojęciem homologii, gdzie cecha charakterystyczna lub cecha wspólna dla grupy gatunków została odziedziczona po wspólnym przodku.

Ewolucja zbieżna: na zdjęciu widzimy ichtiozaura, bardzo podobnego - zarówno ekologicznie, jak i mphologicznie - do delfina. Źródło: Twórca: Dmitry Bogdanov

Co to jest homoplazja?

W dziedzinie anatomii porównawczej podobieństwa między częściami organizmów można oceniać pod względem pochodzenia, funkcji i wyglądu.

Według Kardong (2006), gdy dwa znaki mają wspólne pochodzenie, określa się je jako homologiczne. Jeśli podobieństwo dotyczy funkcji, to te dwa procesy są analogiczne. Wreszcie, jeśli wygląd struktur jest podobny, jest to homoplazja.

Jednak inni autorzy nadają temu pojęciu szerszy sens (nakładający się na analogię), obejmujący wszelkie podobieństwa między dwoma lub więcej gatunkami, które nie mają wspólnego pochodzenia. W tej koncepcji wyróżnia się ewolucyjna niezależność wydarzenia.

Pochodzenie terminu

Historycznie rzecz biorąc, te trzy terminy były używane od czasów przed Darwinowskich bez żadnego znaczenia ewolucyjnego. Po pojawieniu się Darwina i wykładniczym rozwoju teorii ewolucyjnych, terminy nabrały nowego odcienia, a podobieństwo zostało zinterpretowane w świetle ewolucji.

Homoplazja była terminem wymyślonym przez Lankestera w 1870 r., Aby odnosić się do niezależnego przyrostu podobnych cech w różnych liniach.

Ze swojej strony George Gaylord Simpson zaproponował rozróżnienie podobieństw w analogii, mimikrze i przypadkowych podobieństwach, chociaż dziś uważa się je za przykłady zbieżności.

Rodzaje homoplazji

Tradycyjnie homoplazja była klasyfikowana jako ewolucja zbieżna, ewolucyjne podobieństwa i ewolucyjne odwrócenia.

Przegląd Pattersona (1988) ma na celu wyjaśnienie stosowania terminów zbieżność i podobieństwa, ponieważ często mogą one być mylące lub błędnie zinterpretowane. Dla niektórych autorów to rozróżnienie jest arbitralne i wolą oni używać ogólnego terminu homoplazja.

Inni sugerują, że chociaż rozróżnienie między terminami nie jest zbyt jasne, różnią się one głównie związkami między odnośnymi gatunkami. Zgodnie z tym poglądem, kiedy linie rodowe o podobnych cechach są odległe, jest to zbieżność. W przeciwieństwie do tego, jeśli linie rodowe są blisko spokrewnione, jest to paralela.

Trzeci typ to odwrócenia, w przypadku których cecha ewoluowała, a następnie z czasem powraca do stanu początkowego lub rodowego. Na przykład delfiny i inne walenie wyewoluowały optymalne ciało do pływania, które przypomina potencjalnego wodnego przodka, z którego wyewoluowały miliony lat temu.

Odwrócenia na poziomie morfologii są zwykle rzadkie i trudne do zidentyfikowania. Jednak ewolucyjne odwrócenia molekularne - to znaczy na poziomie genów - są bardzo częste.

Homoplazje: wyzwania przed rekonstrukcją historii ewolucji

Rekonstruując historie ewolucyjne różnych linii, należy koniecznie wiedzieć, które cechy są homologiczne, a które są prostymi homoplazjami.

Jeśli ocenimy relacje między grupami, pozwalając się kierować homoplazjami, dojdziemy do błędnych wyników.

Na przykład, jeśli ocenimy dowolnego ssaka, wieloryby i ryby pod kątem ich zmodyfikowanych kończyn w kształcie płetw, dojdziemy do wniosku, że ryby i wieloryby są ze sobą bardziej spokrewnione niż obie grupy ze ssakiem.

Znając a priori historię tych grup - wiemy, że wieloryby to ssaki - możemy łatwo stwierdzić, że ta hipotetyczna filogeneza (bliski związek między rybami i wielorybami) jest błędem.

Jednak kiedy oceniamy grupy, których relacje nie są jasne, homoplazje powodują niedogodności, które nie są tak łatwe do wyjaśnienia.

Dlaczego istnieją homoplazje?

Do tej pory rozumieliśmy, że w naturze „pozory mogą mylić”. Nie wszystkie organizmy, które są do siebie podobne, są spokrewnione - w ten sam sposób, w jaki dwoje ludzi może być bardzo podobnych fizycznie, ale nie są spokrewnione. Co zaskakujące, zjawisko to ma bardzo powszechny charakter.

Ale dlaczego jest przedstawiony? W większości przypadków homoplazja pojawia się jako adaptacja do podobnego środowiska. Oznacza to, że obie linie podlegają podobnej presji selekcyjnej, co prowadzi do rozwiązania „problemu” w ten sam sposób.

Wróćmy do przykładu wielorybów i ryb. Chociaż te linie są wyraźnie oddzielne, obie żyją w wodzie. Tak więc dobór naturalny faworyzuje ciała wrzecionowate z żebrami, które poruszają się wydajnie w zbiornikach wodnych.

Koncepcje restrukturyzacji: głębokie homologie

Każdy postęp w rozwoju biologii przekłada się na nową wiedzę dla ewolucji - a biologia molekularna nie jest wyjątkiem.

Dzięki nowym technikom sekwencjonowania zidentyfikowano ogromną liczbę genów i powiązanych z nimi produktów. Ponadto ewolucyjna biologia rozwoju również przyczyniła się do unowocześnienia tych koncepcji.

W 1977 roku Sean Carroll i współpracownicy opracowali koncepcję głębokiej homologii, zdefiniowanej jako stan, w którym wzrost i rozwój struktury w różnych liniach ma ten sam mechanizm genetyczny, który odziedziczyli po wspólnym przodku.

Weźmy przykład oczu u bezkręgowców i kręgowców. Oczy są złożonymi fotoreceptorami, które znajdujemy w różnych grupach zwierząt. Jest jednak jasne, że wspólny przodek tych zwierząt nie miał złożonego oka. Pomyślmy o naszych oczach i oczach głowonoga: są radykalnie różne.

Pomimo różnic, oczy mają głębokie pochodzenie, ponieważ opsyny wyewoluowały z przodków opsyny, a rozwój wszystkich oczu jest kontrolowany przez ten sam gen: Pax 6.

Czy więc oczy są homologiczne czy zbieżne? Odpowiedź brzmi: zależy to od poziomu, na jakim oceniasz sytuację.

Ssaki i torbacze: promieniowanie konwergencji

W przyrodzie jest wiele przykładów homoplazji. Jedną z najbardziej interesujących jest zbieżność między amerykańskimi ssakami łożyskowymi a australijskimi torbaczami - dwiema liniami, które rozeszły się ponad 130 milionów lat temu.

W obu środowiskach spotykamy bardzo podobne kształty. Wydaje się, że każdy ssak ma swój „odpowiednik” pod względem morfologii i ekologii w Australii. Oznacza to, że niszę, którą zajmuje ssak w Ameryce, w Australii zajmuje podobny torbacz.

Kret w Ameryce odpowiada m.in. australijskiemu kretowi torbaczowi, mrówkojadowi numbatowi (Myrmecobius fasciatus), myszy torbaczowi (rodzina Dasyuridae), lemurowi kabaczkowi (Phalanger maculatus), wilkowi wilkowi tasmańskiemu.

Bibliografia

1. Doolittle, RF (1994). Zbieżna ewolucja: potrzeba wyraźnego wyrażenia. Trendy w naukach biochemicznych, 19 (1), 15-18.
2. Greenberg, G. i Haraway, MM (1998). Psychologia porównawcza: podręcznik. Routledge.
3. Kardong, KV (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
4. Kliman, RM (2016). Encyklopedia biologii ewolucyjnej. Academic Press.
5. Losos, JB (2013). Przewodnik po ewolucji Princeton. Princeton University Press.
6. McGhee, GR (2011). Ewolucja zbieżna: najpiękniejsze formy ograniczone. MIT Press.
7. Rice, SA (2009). Encyklopedia ewolucji. Infobase Publishing.
8. Sanderson, MJ i Hufford, L. (red.). (1996). Homoplaza: nawrót podobieństwa w ewolucji. Elsevier.
9. Starr, C., Evers, C. i Starr, L. (2010). Biologia: pojęcia i zastosowania bez fizjologii. Cengage Learning.
10. Stayton CT (2015). Co oznacza konwergentna ewolucja? Interpretacja zbieżności i jej implikacje w poszukiwaniu granic ewolucji. Koncentracja na interfejsie, 5 (6), 20150039.
11. Tobin, AJ i Dusheck, J. (2005). Pytanie o życie. Cengage Learning.
12. Wake, DB, Wake, MH i Specht, CD (2011). Homoplaza: od wykrywania wzorca do określenia procesu i mechanizmu ewolucji. nauka, 331 (6020), 1032-1035.
13. Zimmer, C., Emlen, DJ i Perkins, AE (2013). Ewolucja: nadawanie sensu życiu. CO: Roberts.