HOMOLOGE UND ANALOGE STRUKTUREN (MIT BEISPIELEN) - BIOLOGIE - 2025

Die homologe Struktur ist Teil eines biologischen Organismus, der einen gemeinsamen Vorfahren hat, während das Analogon ähnliche Funktionen erfüllt. Wenn wir zwei Prozesse oder Strukturen vergleichen, können wir sie als Homologe und Analoga zuordnen.

Diese Konzepte wurden nach dem Aufkommen der Evolutionstheorie immer beliebter, und ihre Anerkennung und Unterscheidung sind der Schlüssel für die erfolgreiche Rekonstruktion der phylogenetischen Beziehungen zwischen organischen Wesen.

Quelle: Волков Владислав Петрович (Vladlen666); Übersetzung von Angelito7 über Wikimedia Commons

Theoretische Grundlagen

Bei zwei Arten wird ein Merkmal als homolog definiert, wenn es von einem gemeinsamen Vorfahren abgeleitet wurde. Dies wurde möglicherweise umfassend geändert und hat nicht unbedingt die gleiche Funktion.

In Bezug auf Analogien verwenden einige Autoren den Begriff Homoplasie häufig synonym und austauschbar, um sich auf ähnliche Strukturen zu beziehen, die in zwei oder mehr Arten vorhanden sind und keinen gemeinsamen Vorfahren haben.

Im Gegensatz dazu wird in anderen Quellen der Begriff Analogie verwendet, um die Ähnlichkeit von zwei oder mehr Strukturen in Bezug auf die Funktion zu bezeichnen, während Homoplasie darauf beschränkt ist, morphologisch ähnliche Strukturen zu bewerten.

Ein Merkmal kann auch zwischen zwei Arten homolog sein, ein Merkmalstatus jedoch nicht. Das Pentadactyl ist ein hervorragendes Beispiel für diese Tatsache.

Bei Menschen und Krokodilen können wir fünf Finger unterscheiden, jedoch haben Nashörner Strukturen mit drei Fingern, die nicht homolog sind, da sich dieser Zustand unabhängig entwickelt hat.

Die Anwendung dieser Begriffe ist nicht auf die Morphologie des Individuums beschränkt, sondern kann auch zur Beschreibung zellulärer, physiologischer, molekularer Eigenschaften usw. verwendet werden.

Wie werden Homologien und Analogien diagnostiziert?

Obwohl die Begriffe Homologie und Analogie leicht zu definieren sind, sind sie nicht leicht zu diagnostizieren.

Im Allgemeinen geben Biologen an, dass bestimmte Strukturen zueinander homolog sind, wenn die Position in Bezug auf andere Körperteile übereinstimmt und die Struktur übereinstimmt, falls die Struktur zusammengesetzt ist. Embryologische Studien spielen auch eine wichtige Rolle bei der Diagnose.

Daher ist eine Korrespondenz, die in Form oder Funktion vorliegen kann, kein nützliches Merkmal für die Diagnose von Homologien.

Warum existieren die Analogien?

In den meisten Fällen - aber nicht in allen - Arten mit ähnlichen Merkmalen leben Regionen oder Zonen mit ähnlichen Bedingungen und sind vergleichbaren Selektionsdrücken ausgesetzt.

Mit anderen Worten, die Art löste ein Problem auf die gleiche Weise, wenn auch natürlich nicht bewusst.

Dieser Prozess wird als konvergente Evolution bezeichnet. Einige Autoren ziehen es vor, konvergente Evolution von Parallelen zu trennen.

Konvergente Evolution oder Konvergenz führt zur Bildung oberflächlicher Ähnlichkeiten, die über unterschiedliche Entwicklungswege auftreten. Parallelität beinhaltet andererseits ähnliche Entwicklungswege.

Beispiele

-Fusiforme Form bei Wassertieren

In aristotelischen Zeiten wurde das fusiforme Aussehen eines Fisches und eines Wals als ausreichend angesehen, um beide Organismen in die breite und ungenaue Kategorie der "Fische" einzuteilen.

Wenn wir jedoch die interne Struktur beider Gruppen sorgfältig analysieren, können wir den Schluss ziehen, dass die Ähnlichkeit ausschließlich extern und oberflächlich ist.

Bei Anwendung des evolutionären Denkens können wir davon ausgehen, dass die evolutionären Kräfte über Millionen von Jahren der zunehmenden Häufigkeit aquatischer Individuen mit dieser besonderen Form zugute kamen.

Wir können auch davon ausgehen, dass diese fusiforme Morphologie einige Vorteile mit sich brachte, wie beispielsweise die Minimierung der Reibung und die Erhöhung der Fortbewegungskapazität in aquatischen Umgebungen.

Es gibt einen ganz besonderen Fall von Ähnlichkeiten zwischen zwei Gruppen von Wassertieren: Delfinen und den inzwischen ausgestorbenen Ichthyosauriern. Wenn der neugierige Leser nach einem Bild dieser letzten Gruppe von Sauropsiden suchen würde, könnte er es leicht mit Delfinen verwechseln.

-Zähne in Anuranen

Ein Phänomen, das zum Auftreten von Analogien führen kann, ist die Umkehrung eines Charakters in seine Ahnenform. In der Systematik kann dieses Ereignis verwirrend sein, da nicht alle Nachkommenarten dieselben Merkmale oder Eigenschaften aufweisen.

Es gibt einige Arten von Fröschen, die durch evolutionäre Umkehrung Zähne im Unterkiefer erworben haben. Der "normale" Zustand von Fröschen ist das Fehlen von Zähnen, obwohl ihr gemeinsamer Vorfahr sie besaß.

Es wäre daher ein Fehler zu glauben, dass die Zähne dieser besonderen Frösche in Bezug auf die Zähne einer anderen Tiergruppe homolog sind, da sie sie nicht von einem gemeinsamen Vorfahren erworben haben.

- Ähnlich zwischen australischen Beuteltieren und südamerikanischen Säugetieren

Die Ähnlichkeiten, die zwischen beiden Tiergruppen bestehen, stammen von einem gemeinsamen Vorfahren - einem Säugetier -, wurden jedoch in den australischen Gruppen metatherischer Säugetiere und in den südamerikanischen eutherischen Säugetieren unterschiedlich und unabhängig erworben.

Kaktus

Die Beispiele für Analogie und Homologie beschränken sich nicht nur auf das Tierreich, diese Ereignisse verteilen sich auf den komplexen und komplizierten Baum des Lebens.

In Pflanzen gibt es eine Reihe von Anpassungen, die eine Toleranz gegenüber Wüstenumgebungen ermöglichen, wie z. B. saftige Stängel, Säulenstängel, Stacheln mit Schutzfunktionen und eine erhebliche Verringerung der Blattoberfläche (Blätter).

Es ist jedoch nicht richtig, alle Pflanzen, die diese Eigenschaften aufweisen, als Kakteen zu gruppieren, da die Individuen, die sie tragen, sie nicht von einem gemeinsamen Vorfahren erworben haben.

Tatsächlich gibt es drei verschiedene Familien von Phanerogamen: Euphorbiaceae, Cactaceae und Asclepiadaceae, deren Vertreter konvergent Anpassungen an trockene Umgebungen erwarben.

Folgen der Verwechslung einer analogen Struktur mit einer homologen

In der Evolutionsbiologie und in anderen Bereichen der Biologie ist das Konzept der Homologie von grundlegender Bedeutung, da es uns ermöglicht, die Phylogenie organischer Wesen zu bestimmen - eine der auffälligsten Aufgaben aktueller Biologen.

Es muss betont werden, dass nur homologe Merkmale die gemeinsame Abstammung von Organismen angemessen widerspiegeln.

Bedenken Sie, dass wir in einer bestimmten Studie die Evolutionsgeschichte von drei Organismen untersuchen wollen: Vögeln, Fledermäusen und Mäusen. Wenn wir zum Beispiel die Eigenschaft von Flügeln zur Rekonstruktion unserer Phylogenie heranziehen würden, würden wir zu dem falschen Schluss kommen.

Warum? Weil Vögel und Fledermäuse Flügel haben und wir annehmen würden, dass sie mehr miteinander verwandt sind als mit der Maus. Wir wissen jedoch a priori, dass sowohl Mäuse als auch Fledermäuse Säugetiere sind, sodass sie mehr miteinander als mit dem Vogel verwandt sind.

Dann müssen wir nach homologen Merkmalen suchen, die es uns ermöglichen, das Muster korrekt aufzuklären. Zum Beispiel das Vorhandensein von Haaren oder Brustdrüsen.

Wenn wir diese neue Vision anwenden, werden wir das richtige Beziehungsmuster finden: Die Fledermaus und die Maus sind mehr miteinander verwandt als mit dem Vogel.

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