- perspectiva històrica
- Què és l'homologia?
- homologia seriada
- homologies moleculars
- homologia profunda
- Analogia i homoplàsia
- Importància en l'evolució
- referències
Una homologia és una estructura, òrgan o procés en dos individus que pot ser rastrejat fins a un origen en comú. La correspondència no ha de ser idèntica, l'estructura pot estar modificada en cada llinatge estudiat. Per exemple, els membres dels vertebrats són homòlegs entre si, ja que l'estructura pot ser rastrejada fins al ancestre comú d'aquest grup.
Les homologies representen la base per a la biologia comparativa. Pot ser estudiada a diferents nivells, incloent molècules, gens, cèl·lules, òrgans, comportament i altres. Per això, és un concepte crucial és diverses àrees de la biologia.
Font: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); translation by Angelito7, via Wikimedia Commons
perspectiva històrica
La homologia és un concepte que ha estat lligat a la classificació i als estudi de morfologies als llarg de la història i les seves arrels es troben en l'anatomia comparada. Ja era un fenomen intuït per pensadors com Aristòtil, que estaven familiaritzats amb estructures similars en diferents animals.
Belon, l'any 1555, va publicar un treball representant una sèrie de comparacions entre els esquelets d'aus i mamífers.
Per Geoffroy Saint-Hilaire existien formes o composició en les estructures que podrien diferir en els organismes, però seguia existint certa constància en la relació i en la connexió amb estructures adjacents. No obstant això, Saint.Hilaire va descriure aquests processos com anàlegs.
Encara que el terme va tenir els seus antecessors, històricament se li atribueix a l'zoòleg Richard Owen, que el va definir com: "el mateix òrgan en diferents animals sota cada variació de forma i funció".
Owen creia en la immutabilitat de les espècies, però sentia que la correspondència entre les estructures dels organismes necessitava una explicació. Des d'un punt de vista pre-darwinià i anti-evolucionista, Owen va centrar el seu concepte en els "arqueotipos" - una mena d'esquema o pla que seguien els grups animals.
Què és l'homologia?
Actualment, el terme homologia es defineix com dues estructures, processos o característiques que comparteixen un ancestre en comú. És a dir, l'estructura pot ser rastrejada en el temps fins a la mateixa característica en l'ancestre en comú.
homologia seriada
La homologia seriada és un cas especial d'homologia, on hi ha semblança entre parts successives i repetides en el mateix organisme (ja no s'estan comparant dues espècies o dos individus).
Els exemples típics de homologies seriades són la cadena de vertebres en la columna dels vertebrats, els arcs branquials consecutius i els segments de músculs que s'arreglen als llarg de el cos.
homologies moleculars
A nivell molecular, també podem trobar homologies. La més òbvia és l'existència d'un codi genètic comú per a tots els organismes vivents.
No hi ha raó perquè cert aminoàcid estigui relacionat amb un codó específic, ja que és una elecció arbitrària - de la mateixa manera que el llenguatge humà és arbitrari. No hi ha raó per la qual "cadira" hagi de denominar-se així, però ho fem perquè ho vam aprendre d'algú, el nostre ancestre. El mateix aplica a el codi.
La raó més lògica per la qual tots els organismes comparteixen el codi genètic és perquè l'ancestre en comú d'aquestes formes usava el mateix sistema.
El mateix passa amb una sèrie de rutes metabòliques presents en una àmplia gamma d'organismes, com la glucòlisi, per exemple.
homologia profunda
L'arribada de la biologia molecular i la capacitat per seqüenciar, va donar pas a l'arribada d'un nou terme: l'homologia profunda. Aquests descobriments van permetre concloure que encara que dos organismes siguin diferents quant a la seva morfologia, poden compartir un patró de regulació genètica.
Així, la homologia profunda aporta una nova perspectiva a l'evolució morfològica. El terme va ser usat per primera vegada en un article influeixen de la prestigiosa revista Nature titulat: Fossils, gens and the evolution of animal limbs.
Shubin et al., Autors de l'article, el defineixen com "l'existència de vies genètiques implicades en la regulació usades per construir característiques en animals dispars en terme de morfologia i allunyats filogenèticament". En altres paraules, es poden trobar homologies profundes en estructures anàlogues.
El gen Pax6 té un paper indispensable en la generació de la visió en mol·luscs, insectes i vertebrats. Els gens Hox, d'altra banda, són importants per a la construcció de les extremitats en els peixos i en els membres dels tetràpodes. Tots dos són exemples d'homologies profundes.
Font: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis ES., Via Wikimedia Commons
Font: Philip, via Wikimedia Commons
Analogia i homoplàsia
Quan es vol estudiar la semblança entre dos processos o estructura, es pot fer en terme de funció i aparença, i no només seguint el criteri de ancestre en comú.
Així, hi ha dos termes relacionats: l'analogia que descriu característiques amb funcions similars i poden o no tenir un ancestre en comú.
D'altra banda, la homoplàsia fa referència a estructures que simplement s'assemblen. Tot i que aquests termes es van originar al segle XIX, van guanyar popularitat amb l'arribada de les idees evolutives.
Per exemple, les ales de les papallones i de les aus tenen una mateixa funció: el vol. Així, podem concloure que són anàlogues, però no podem rastrejar el seu origen fins a un ancestre en comú amb ales. Per aquesta raó, no són estructures homòlogues.
El mateix passa amb les ales de ratpenats i aus. No obstant això, els ossos que constitueixen si són homòlegs entre si, perquè podem rastrejar un origen en comú d'aquests llinatges que comparteixen el patró d'ossos dels membres superiors: húmer, cúbic, ràdio, falanges, etc. Cal notar que els termes no són mútuament excloents.
La homoplàsia pot reflectir-se en estructures similars, com les aletes d'un dofí i les d'una tortuga.
Font: John Romanes (1848-1894), via Wikimedia Commons
Importància en l'evolució
La homologia és un concepte clau en la biologia evolutiva, ja que només ella reflecteix
adequadament la ancestría comuna dels organismes.
Si volem reconstruir una filogènia per establir les relacions de parentiu, ancestría i descendència de dues espècies, i per error fem servir una característica que només comparteixin forma i funció, arribaríem a conclusions errades.
Per exemple, si volem determinar les relacions entre ratpenats, aus i dofins i per error fem servir les ales com a caràcter homòleg, arribaríem a la conclusió que els ratpenats i les aus estan més relacionats entre si, que el ratpenat amb el dofí.
A priori coneixem que aquesta relació no és certa, perquè sabem que els ratpenats i els dofins són mamífers i estan més relacionats entre si que cada grup amb les aus. Per això, hem de fer servir caràcters homòlegs, com les glàndules mamàries, els tres ossets de l'orella mitjana, entre altres.
referències
- Hall, BK (Ed.). (2012). Homology: The hierarchial basis of comparative biology. Academic Press.
- Kardong, KV (2006). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
- Lickliter, R., & Bahrick, LI (2012). The concept of homology es a basis for Evaluating developmental mechanisms: exploring selective attention across the life-span. Developmental psychobiology, 55 (1), 76-83.
- Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: A Graphic Guide to the Molecule that Shook the World. Columbia University Press.
- Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, deep homology and FoxP2: Implications for the evolution of speech and language. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Sèries B, Biological sciences, 366 (1574), 2124-40.
- Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fossils, gens and the evolution of animal limbs. Nature, 388 (6643), 639.
- Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Deep homology and the origins of evolutionary novelty. Nature, 457 (7231), 818.
- Soler, M. (2002). Evolució: la base de la Biologia. Projecte Sud.