WAS IST HOMOPLASIE? (MIT BEISPIELEN) - BIOLOGIE - 2025

Die Homoplasie (vom griechischen "Homo", was dasselbe bedeutet, und "Plasis" bedeutet Weg, gleiche Formen) ist eine gemeinsame Grundlage von zwei oder mehr Arten, aber dieses Merkmal ist bei ihrem gemeinsamen Vorfahren nicht vorhanden. Die Grundlage für die Definition von Homoplasie ist die evolutionäre Unabhängigkeit.

Homoplasie zwischen Strukturen ist das Ergebnis konvergenter Evolution, Parallelismen oder evolutionärer Umkehrungen. Das Konzept steht im Gegensatz zu dem der Homologie, bei der das Merkmal oder die Eigenschaft der Artengruppe von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt wurde.

Konvergente Evolution: Auf dem Foto sehen wir einen Ichthyosaurier, der einem Delphin sowohl ökologisch als auch mphologisch sehr ähnlich ist. Quelle: Schöpfer: Dmitry Bogdanov

Was ist Homoplasie?

Im Bereich der vergleichenden Anatomie können die Ähnlichkeiten zwischen den Teilen von Organismen hinsichtlich Abstammung, Funktion und Aussehen bewertet werden.

Laut Kardong (2006) werden zwei Zeichen, wenn sie einen gemeinsamen Ursprung haben, als homolog bezeichnet. Wenn die Ähnlichkeit in Bezug auf die Funktion besteht, werden die beiden Prozesse als analog bezeichnet. Wenn das Erscheinungsbild von Strukturen ähnlich ist, handelt es sich schließlich um eine Homoplasie.

Andere Autoren geben dem Konzept jedoch eine breitere Bedeutung (überlappend mit der Analogie), einschließlich jeglicher Ähnlichkeit zwischen zwei oder mehr Arten, die keinen gemeinsamen Ursprung haben. In diesem Konzept fällt die evolutionäre Unabhängigkeit des Ereignisses auf.

Herkunft des Begriffs

Historisch gesehen wurden diese drei Begriffe seit vordarwinistischen Zeiten ohne evolutionäre Bedeutung verwendet. Nach der Ankunft von Darwin und der exponentiellen Entwicklung von Evolutionstheorien erhielten die Begriffe einen neuen Farbton und die Ähnlichkeit wurde im Lichte der Evolution interpretiert.

Homoplasie war ein Begriff, der 1870 von Lankester geprägt wurde, um den unabhängigen Gewinn ähnlicher Eigenschaften in verschiedenen Abstammungslinien zu bezeichnen.

George Gaylord Simpson seinerseits schlug die Unterscheidung von Ähnlichkeiten in Analogie, Mimikry und zufälligen Ähnlichkeiten vor, obwohl sie heute als Beispiele für Konvergenzen angesehen werden.

Arten von Homoplasie

Traditionell wurde Homoplasie in konvergente Evolution, evolutionäre Parallelen und evolutionäre Umkehrungen eingeteilt.

Eine Übersicht von Patterson (1988) versucht, die Verwendung der Begriffe Konvergenz und Parallelen zu klären, da sie oft verwirrend oder falsch interpretiert werden können. Für einige Autoren ist die Unterscheidung nur willkürlich und sie bevorzugen den allgemeinen Begriff Homoplasie.

Andere schlagen vor, dass die Unterscheidung zwischen den Begriffen zwar nicht sehr klar ist, sie sich jedoch hauptsächlich in der Beziehung zwischen den beteiligten Arten unterscheiden. Nach dieser Ansicht ist es eine Konvergenz, wenn die Linien, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, entfernt sind. Im Gegensatz dazu ist es eine Parallele, wenn die Linien eng miteinander verwandt sind.

Ein dritter Typ sind Umkehrungen, bei denen sich ein Merkmal entwickelt hat und dann im Laufe der Zeit in seinen ursprünglichen oder angestammten Zustand zurückkehrt. Zum Beispiel haben Delfine und andere Wale einen optimalen Körper zum Schwimmen entwickelt, der an den potenziellen aquatischen Vorfahren erinnert, aus dem sie sich vor Millionen von Jahren entwickelt haben.

Umkehrungen auf der Ebene der Morphologie sind normalerweise selten und schwer zu identifizieren. Molekulare evolutionäre Umkehrungen - das heißt auf der Ebene der Gene - sind jedoch sehr häufig.

Homoplasien: Herausforderungen vor der Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte

Bei der Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte der verschiedenen Abstammungslinien ist es wichtig zu wissen, welche Merkmale homolog und welche einfache Homoplasien sind.

Wenn wir die Beziehungen zwischen Gruppen bewerten, die sich von Homoplasien leiten lassen, werden wir zu fehlerhaften Ergebnissen kommen.

Wenn wir beispielsweise Säugetiere, Wale und Fische hinsichtlich ihrer modifizierten flossenförmigen Gliedmaßen bewerten, werden wir zu dem Schluss kommen, dass Fische und Wale mehr miteinander verwandt sind als beide Gruppen mit dem Säugetier.

Da wir die Geschichte dieser Gruppen a priori kennen - wir wissen, dass Wale Säugetiere sind - können wir leicht schließen, dass diese hypothetische Phylogenie (enge Beziehung zwischen Fischen und Walen) ein Fehler ist.

Wenn wir jedoch Gruppen bewerten, deren Beziehungen nicht klar sind, verursachen Homoplasien Unannehmlichkeiten, die nicht so einfach aufzuklären sind.

Warum gibt es Homoplasien?

Bis jetzt haben wir verstanden, dass in der Natur "Erscheinungen täuschen können". Nicht alle Organismen, die sich etwas ähneln, sind verwandt - genauso wie zwei Menschen physisch sehr ähnlich sein können, aber nicht verwandt sind. Überraschenderweise ist dieses Phänomen in der Natur sehr verbreitet.

Aber warum wird es präsentiert? In den meisten Fällen entsteht Homoplasie als Anpassung an eine ähnliche Umgebung. Das heißt, beide Linien unterliegen einem ähnlichen selektiven Druck, was dazu führt, dass das "Problem" auf die gleiche Weise gelöst wird.

Kehren wir zum Beispiel der Wale und Fische zurück. Obwohl diese Linien deutlich voneinander getrennt sind, stehen beide vor einem Wasserleben. Natürliche Selektion begünstigt daher fusiforme Flossenkörper, die sich effizient in Gewässern bewegen.

Restrukturierungskonzepte: tiefe Homologien

Jeder Fortschritt in der Entwicklung der Biologie führt zu neuem Wissen für die Evolution - und die Molekularbiologie ist keine Ausnahme.

Mit den neuen Sequenzierungstechniken wurde eine immense Anzahl von Genen und den damit verbundenen Produkten identifiziert. Darüber hinaus hat die evolutionäre Entwicklungsbiologie zur Modernisierung dieser Konzepte beigetragen.

Im Jahr 1977 entwickelten Sean Carroll und Mitarbeiter das Konzept der tiefen Homologie, definiert als die Bedingung, bei der das Wachstum und die Entwicklung einer Struktur in verschiedenen Abstammungslinien denselben genetischen Mechanismus haben, den sie von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt haben.

Nehmen Sie das Beispiel der Augen bei Wirbellosen und Wirbeltieren. Die Augen sind komplexe Photorezeptoren, die wir in verschiedenen Tiergruppen finden. Es ist jedoch klar, dass der gemeinsame Vorfahr dieser Tiere kein komplexes Auge besaß. Denken wir an unsere Augen und die eines Kopffüßers: Sie sind radikal anders.

Trotz der Unterschiede haben die Augen eine tiefe Abstammung, da sich Opsine aus einem angestammten Opsin entwickelt haben und die Entwicklung aller Augen durch dasselbe Gen gesteuert wird: Pax 6.

Sind die Augen also homolog oder konvergent? Die Antwort ist beides, es hängt von der Ebene ab, auf der Sie die Situation einschätzen.

Säugetiere und Beuteltiere: eine Strahlung von Konvergenzen

Beispiele für Homoplasien sind in der Natur reichlich vorhanden. Eine der interessantesten ist die Konvergenz zwischen amerikanischen Plazentasäugern und australischen Beuteltieren - zwei Linien, die vor mehr als 130 Millionen Jahren auseinander gingen.

In beiden Umgebungen finden wir sehr ähnliche Formen. Jedes Säugetier scheint in Australien ein "Äquivalent" in Bezug auf Morphologie und Ökologie zu haben. Das heißt, die Nische, die ein Säugetier in Amerika besetzt, in Australien wird von einem ähnlichen Beuteltier besetzt.

Der Maulwurf in Amerika entspricht unter anderem dem australischen Beuteltier, dem Ameisenbär des Numbat (Myrmecobius fasciatus), der Maus der Beutelmaus (Familie Dasyuridae), dem Lemur des Cucus (Phalanger maculatus), dem Wolf dem Tasmanischen Wolf.

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