Что такое гомологи биология

Гомология (биология)

Гомологичными (др.-греч. ὅμοιος — подобный, похожий; λογος — слово, закон) в биологии называют сопоставимые части сравниваемых биологических объектов.

Содержание

Терминология

В биологии понятие гомологии используется в сравнительной анатомии (см., например, Список гомологичных органов репродуктивной системы человека) с середины XIX века, и — в ревизованном виде — в сравнительных исследованиях генома. В рамках эволюционной биологии гомология интерпретируется как сходство, обусловленное происхождением от общего предка. В некотором смысле противоположным по значению термином, применяемым в тех случаях, когда два сходных органа или гена не имеют общего предшественника, является аналогия.

Кроме того, понятие гомологии используется в родственном, но несколько ином значении, в работах Н. И. Вавилова и более поздних авторов о законе гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Гомология в сравнительной анатомии

История понятия

«…a part or organ in one animal that has the same function as another part or organ in a different animal…»
[часть или орган животного, который имеет ту же самую функцию, что и другая часть или орган у иного животного]

и гомологичные структуры:

«the same organ in different animals under every variety of form and function…»
[тот же самый орган у различных животных при всех вариациях формы и функции] [4]

Примерами аналогичных структур могут служить крылья насекомых и птиц. Примерами гомологичных — крыло птицы и рука человека. С понятием гомологии Оуэн связывал понятие архетипа или плана строения. Путем сопоставления скелетов Оуэн реконструировал архетип позвоночного и архетипы каждого из признанных на тот момент классов позвоночных животных (рыб, рептилий, птиц и млекопитающих). Скелеты конкретных позвоночных он рассматривал как реальные воплощения этих архетипов. По его примеру Томас Хаксли реконструировал архетип (план строения) моллюсков. Поиск планов строения для разных групп животных и растений стал одной из важнейших задач сравнительной анатомии второй половины XIX века.

Со становлением эволюционного учения, начиная с работ Чарльза Дарвина, понятия гомологии и архетипа были переинтерпретированы. Гомологичные органы стали считать органами, унаследованными от общего предка, а архетип стали рассматривать как гипотетического общего предка группы, для которой он реконструирован. [5]

Следует отметить, что ещё до работ Оуэна предпринимались попытки формализовать процедуру сравнения живых существ и выработать общие принципы сравнительной анатомии. Так, Этьен Жоффруа Сент-Илер в своей работе Анатомическая философия развивал теорию аналогов и сформулировал закон коннексий. Отталкиваясь от учения Аристотеля об аналогиях, он пытался придать понятию аналога большую строгость, найти критерии и параметры сравнения, предложив называть так органы, которые занимают сходное положение относительно других органов у сравниваемых организмов. На основе этой теории он, по сути, одним из первых приступил к установлению гомологий. В своих построениях Э. Жоффруа Сент-Илер нередко увлекался (например, он утверждал, что в основе организации членистоногих и позвоночных лежит общий план строения, только у членистоногих внутренности находятся внутри, а не снаружи от позвоночника). Его ученики также развивали идеи о единстве плана строения всех животных, в том числе, моллюсков и позвоночных, что послужило одним из поводов к знаменитой дискуссии между Э. Жоффруа Сент-Илером и Жоржем Кювье (1830).

К предшественникам Оуэна можно отнести и Иоганна Вольфганга Гёте — не только поэта, но и естествоиспытателя, а также ряд анатомов конца XVIII — начала XIX века, занимавшихся сходными проблемами. В частности, Гёте, благодаря сравнительным исследованиям черепа позвоночных, обнаружил в черепе человека части, соответствующие межчелюстной кости (до этого её отсутствие считалось важным отличием человека от животных).

Другой важной темой в ранних исследованиях в области установления гомологий у позвоночных (от Гёте и Жоффруа Сент-Илера до Оуэна) стала позвоночная теория черепа, согласно которой череп позвоночных представляет собой продукт слияния нескольких позвонков. Несмотря на то, что эта теория позднее была окончательно отброшена (это произошло в конце XIX века), она имела значительную эвристическую ценность. Например, современные представления о том, что голова насекомых состоит из нескольких сросшихся между собой сегментов, берут свое начало от работ начала XIX века, выполненных учениками Жоффруа Сент-Илера, которые пытались распространить позвоночную теорию черепа за пределы позвоночных.

Критерии гомологии по Ремане

Другие критерии гомологии

Разными авторами предлагались и другие критерии гомологии, в том числе

Родственные и производные понятия

Олигомеризация гомологичных (гомодинамных) органов

Принцип множественной закладки новообразующихся органов Догеля — новые органы возникают (напр., из-за перемены образа жизни — перехода от сидячего образа жизни к подвижному или от водного к наземному) обычно в большом числе, слабо развиты, однородны и часто располагаются без определенного порядка. По мере дифференциации они приобретают определенную локализацию, количественно уменьшаясь до постоянного числа для данной таксономии. Например, сегментация тела в типе кольчатых червей носит множественный и неустановившийся характер. Все сегменты однородны. У членистоногих (произошедших от кольчатых червей) число сегментов в большинстве классов сокращается, становится постоянным, отдельные сегменты тела, объединяемые обычно в группы (голова, грудь, брюшко и т. п.), специализируются на выполнении определенных функций.

Выяснение, сохраняют они множественный характер или уже подверглись олигомеризации те или иные органы, позволяет судить о степени древности их возникновения. По комбинации органов разного возраста иногда можно судить о филогении.

Для эволюции одноклеточных характерна не олигомеризация, а полимеризация, то есть, увеличение, умножение частей клетки (органоидов).

Гомология в сравнительной геномике

Гомологичные последовательности ДНК

Сравнительный анализ последовательностей нуклеотидов в ДНК и аминокислот в белках потребовал развития традиционного понятия гомологии. При анализе последовательностей принято различать ортологию и паралогию (и, соответственно, ортологи и паралоги).

Гомологичные последовательности называют ортологичными, если к их разделению привел акт видообразования: если ген существует у некоего вида, который дивергирует с образованием двух видов, то копии этого гена у дочерних видов называются ортологами. Гомологичные последовательности называют паралогичными, если к их разделению привело удвоение гена: если в пределах одного организма в результате хромосомной мутации произошло удвоение гена, то его копии называют паралогами.

Ортологи обычно выполняют идентичные или сходные функции. Это не всегда справедливо в отношении паралогов. Ввиду отсутствия давления отбора на одну из копий гена, подвергшегося удвоению, эта копия получает возможность беспрепятственно мутировать далее, что может привести к возникновению новых функций.

Так, например, гены, кодирующие миоглобин и гемоглобин, обычно считаются древними паралогами. Сходным образом, известные гены гемоглобинов (α, β, γ и т. д.) — паралоги друг друга. В то время как каждый из этих генов служит той же самой основной функции транспорта кислорода, их функции уже несколько дивергировали: гемоглобин зародыша (фетальный гемоглобин с субъединичной структурой α₂γ₂) имеет большее сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого человека (α₂β₂).

Другой пример: гены инсулина у крыс и мышей. У грызунов имеется пара паралогичных генов, однако вопрос о том, произошла ли дивергенция функций, остается открытым. Паралогичными обычно называют гены, принадлежащие одному и тому же виду, однако это вовсе не необходимо. Например, паралогами можно считать гены гемоглобина человека и миоглобина шимпанзе.

Одним из методов, применяющихся в современной биоинформатике для исследования гомологичности белков с известными аминокислотными последовательностями является выравнивание белков, суть которого заключается в нахождении с помощью различных алгоритмов наиболее консервативных остатков в этих последовательностях, которые обычно являются ключевыми для выполнения одной или нескольких функций белка, исследовании доменной структуры данного белка с помощью поиска известных структурных мотивов и доменов в исследуемом белке. Также с помощью различных баз данных можно осуществить поиск гомолога данного белка в различных организмах, построить филогенетическое дерево различных белковых последовательностей и тому подобное.

Гомологичные хромосомы

Гомологичными хромосомами в диплоидной клетке называют парные хромосомы, каждая из которых досталась от одного из родителей. За исключением половых хромосом у представителей гетерогаметного пола, последовательности нуклеотидов в каждой из гомологичных хромосом имеют значительное сходство по всей длине. Это означает, что в типичном случае они содержат одни и те же гены в одинаковой последовательности. Половые хромосомы у гетерогаметного пола также имеют гомологичные участки (хотя они занимают лишь часть хромосомы). С точки зрения анализа последовательностей, половые хромосомы следует считать паралогичными.

Гомологические ряды в наследственной изменчивости

В своей работе Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости [12] Николай Иванович Вавилов описал явления параллелизма мутаций в близкородственных группах растений. По аналогии с гомологическими рядами органических соединений, он предложил назвать это явление Гомологические ряды в наследственной изменчивости. Описание закономерностей наследственных вариаций позволяло предсказывать и целенаправленно искать ещё не выявленные гомологичные мутации у разных видов культурных растений, что привело к интенсификации селекционной работы.

Следует отметить, что, в отличие от химии, здесь речь идет об эмпирическом обобщении, а не о формальной теории, позволяющей выработать рациональную номенклатуру органических молекул, исходящую из определенного закона построения гомологического ряда.

Источник

ГОМОЛОГИЯ

Смотреть что такое ГОМОЛОГИЯ в других словарях:

ГОМОЛОГИЯ

— Г. называется соответствие двух органов, принадлежащих разным животным или растениям, в морфологическом отношении; оно основывается на общности происхождения двух организмов. Противоположность Г. составляет аналогия органов, соответствие их по физиологическому значению. Так, мы называем гомологичными передние конечности всех позвоночных, каково бы ни было их физиологическое значение, т. е. будут ли они руками, ногами, плавниками, крыльями. Напротив, аналогичны, но не гомологичны друг другу крыло птицы и крыло насекомого, нога позвоночного и суставчатого животного и т. п. Крыло птицы и крыло летучей мыши гомологичны в качестве передних конечностей позвоночных, но аналогичны в качестве органов летания.
. смотреть

ГОМОЛОГИЯ

гомология ж. Соответствие органов у организмов разных видов, обусловленное общностью их происхождения (в биологии).

ГОМОЛОГИЯ

ГОМОЛОГИЯ

Гомология — Г. называется соответствие двух органов, принадлежащих разным животным или растениям, в морфологическом отношении; оно основывается на общности происхождения двух организмов. Противоположность Г. составляет аналогия органов, соответствие их по физиологическому значению. Так, мы называем гомологичными передние конечности всех позвоночных, каково бы ни было их физиологическое значение, т. е. будут ли они руками, ногами, плавниками, крыльями. Напротив, аналогичны, но не гомологичны друг другу крыло птицы и крыло насекомого, нога позвоночного и суставчатого животного и т. п. Крыло птицы и крыло летучей мыши гомологичны в качестве передних конечностей позвоночных, но аналогичны в качестве органов летания.

ГОМОЛОГИЯ

ГОМОЛОГИЯ (греч.)согласие; у стоиков – согласие поступков с разумом и тем самым с природой. Философский энциклопедический словарь.2010. ГОМОЛО́Г. смотреть

ГОМОЛОГИЯ

ГОМОЛОГИЯ(греч.). Сходство, основанное на одинаковых элементах строения организмов, в отличие от аналогии, вытекающей из сходства функций органов, разл. смотреть

ГОМОЛОГИЯ

ГОМОЛОГИЯ

— 1. Сходство у разных организмов органов одинакового происхождения, развивающихся из одинаковых зачатков и обнаруживающих одинаковое морфологическое строение. 2. Геометрическое понятие, расширяющее учение о симметрии к-лов. Однозначное соответствие между фигурами, при котором соответственные элементы фигур являются однородными, но не обязательно равными. Напр., шар, эллипсоид вращения и трехосный эллипсоид гомологичны, любой параллелепипед гомологичен кубу. Преобразование (построение), переводящее данную фигуру в др., ей гомологичную, называется гомологическим преобразованием (построением). Г. имеет широкое применение в кристаллографии. Симметрия есть частный случай Г., при котором обязательно равенство соответствующих элементов фигур. В основе теории Г. лежит новая геометрия Е. С. Федорова (1907); Михеевым (1961) разработано учение о Г. Им выделены элементы Г.: плоскость, оси, центр инверсии и 218 видов Г.

Источник

В биология развития, органы, которые развились в эмбрионе одинаковым образом и из сходного происхождения, например, в результате совпадения примордия в последовательных сегментах одного и того же животного серийно гомологичный. Примеры включают ноги сороконожка, то верхнечелюстной щупик и губной щупик насекомого и остистые отростки последовательных позвонки в позвоночник. Мужчина и женщина репродуктивные органы гомологичны, если они развиваются из той же эмбриональной ткани, что и яичники и яички млекопитающих, включая человека.

Гомология последовательностей между белок или Последовательности ДНК аналогично определяется с точки зрения общего происхождения. Два сегмента ДНК могут иметь общее происхождение из-за либо видообразование мероприятие (ортологи) или событие дублирования (паралоги). Гомология белков или ДНК выводится из сходства их последовательностей. Значительное сходство является убедительным доказательством того, что две последовательности связаны между собой дивергентная эволюция от общего предка. Выравнивания нескольких последовательностей используются для обнаружения гомологичных областей.

Гомология остается спорным поведение животных, но есть убедительные доказательства того, что, например, иерархии доминирования гомологичны по приматы.

Содержание

История

Гомология была замечена Аристотель (ок. 350 г. до н.э.), [2] и был подробно проанализирован Пьер Белон в его 1555 Книга Птиц, где он систематически сравнивал скелеты птиц и людей. Образец подобия интерпретировался как часть статического великая цепочка бытия сквозь средневековый и ранний модерн периодов: тогда это не рассматривалось как подразумевающее эволюционные изменения. Натурфилософия По традиции, гомология представляла особый интерес как демонстрация единства в природе. [1] [3] В 1790 г. Гете заявил его лиственная теория в своем эссе «Метаморфозы растений», показывающем, что части цветка происходят из листьев. [4] В серийная гомология конечностей был описан в конце XVIII в. Французский зоолог Этьен Жоффруа Сен-Илер показал в 1818 г. theorie d’analogue («теория гомологов»), что структуры были общими для рыб, рептилий, птиц и млекопитающих. [5] Когда Жоффруа пошел дальше и стал искать гомологии между Жорж Кювьес разветвления, таких как позвоночные животные и моллюски, его утверждения вызвали 1830 г. Дебаты Кювье-Жоффруа. Жоффруа сформулировал принцип взаимосвязи, а именно, что важно взаимное расположение различных структур и их связи друг с другом. [3] Эстонский эмбриолог Карл Эрнст фон Бэр заявил, что сейчас называется законы фон Бэра в 1828 году, отмечая, что родственные животные начинают свое развитие как похожие эмбрионы, а затем расходятся: таким образом, животные в одном и том же семья более тесно связаны и расходятся позже, чем животные, которые находятся только в одном и том же порядок и имеют меньше гомологий. Теория фон Бэра признает, что каждый таксон (например, семья) имеет отличительные общие черты, и это эмбриональное развитие соответствует таксономической иерархии: не то же самое, что теория перепросмотра. [3] Термин «гомология» впервые был использован в биологии анатомом. Ричард Оуэн в 1843 г. при изучении сходства позвоночных плавники и конечности, определяя его как «один и тот же орган у разных животных при всех формах и функциях», [6] и противопоставляя его подходящему термину «аналогия», который он использовал для описания различных структур с одной и той же функцией. Оуэн кодифицировал 3 основных критерия для определения гомологичности признаков: положение, развитие и состав. В 1859 г. Чарльз Дарвин объяснил гомологичные структуры как означающие, что рассматриваемые организмы разделяют план тела от общего предка, и эти таксоны были ответвлениями одного Древо жизни. [1] [7] [3]

Определение

Слово гомология, появившееся примерно в 1656 году, происходит от Греческий ὁμόλογος гомологи из ὁμός гомо «такой же» и λόγος логотипы «связь». [8] [9] [а]

Подобные биологические структуры или последовательности в разных таксоны гомологичны, если они получены из общий предок. Таким образом, из гомологии следует дивергентная эволюция. Например, многие насекомые (такие как стрекозы) обладают двумя парами летающих крылья. В жукипервая пара крыльев превратилась в пару жесткие крылья, [12] пока в Двукрылые летит вторая пара крыльев превратилась в маленькие жужжальца используется для баланса. [b] [13]

Точно так же передние конечности предковых позвоночные превратились в передние ласты киты, крылья птицы, бегущие передние лапы собаки, олень, и лошадикороткие передние лапы лягушки и ящерицы, и цепкая Руки из приматы включая людей. Те же основные кости предплечья (плечевая кость, радиус, и локтевая кость [c] ) найдены в окаменелостях рыба с лопастными плавниками такие как Евстеноптерон. [14]

Гомология против аналогии

Противоположностью гомологичных органов являются аналогичные органы, выполняющие сходную работу в двух таксонах, которые не были присутствуют в их последнем общем предке скорее развился отдельно. Например, крылья насекомых и птицы независимо эволюционировали в широко разделенные группы, и функционально объединены для поддержки рейс, поэтому они аналогичны. Точно так же крылья явор клен семя и крылья птицы аналогичны, но не гомологичны, поскольку они развиваются из совершенно разных структур. [15] [16] Структура может быть гомологичной на одном уровне, но только аналогичной на другом. Птерозавр, птица и крылья летучей мыши аналогичны крыльям, но гомологичны передним конечностям, потому что орган служил предплечьем (а не крылом) у последнего общего предка четвероногие, и развивались по-разному в трех группах. Таким образом, у птерозавров «крыло» включает как переднюю, так и заднюю конечности. [17] Аналогия называется гомоплазия в кладистике и конвергентная или параллельная эволюция в эволюционной биологии. [18] [19]

В кладистике

Источник

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

В ЕГЭ этот вопрос встречается очень часто, и, видимо, вызывает у многих учащихся трудности … итак,

Гомологичные и аналогичные органы

Гомологичные органы — органы, сходные между собой по происхождению, строению, но выполняющие разные функции. Появление их — результат дивергенции.

Дивергенция означает расхождение. Расхождение признаков в результате естественного отбора может происходить из-за смены условий окружающей среды и приводит к образованию двух или более дочерних видовых форм

Видообразование — возникновение новых видов от общего предка в результате дивергенции признаков

Аналогичные органы — органы и части животных или растений, сходные в известной мере по внешнему виду и выполняющие одинаковую функцию, но различные по строению и происхождению, являются результатом конвергенции

Происхождение определяется зародышевыми листками и тканями, образующими эти органы

Конвергенция — термин, противоположный дивергенции — схождение признаков у неродственных организмов, обитающих в одной среде обитания, является результатом движущей формы отбора,

Чтобы все особенности аналогичных и гомологичных органов были более понятны, сведем их все в таблицу:

В ЕГЭ огромное количество вопросов с примерами органов аналогов и гомологов. В таблице, приведенной ниже, указаны все, встречавшиеся на экзаменах:

(*) «Г) зубы акулы и кошки» являются гомологичными органами, т.к. клеточные ткани будущих зубов берут начало из эмбрионального слоя, эктодермы; зубы не являются костным образованием, однако представляют собой соединение тканей различной плотности и твердости: эмали, дентина и цемента. В процессе эволюции, впервые, зубы появились у акул.

Источник

Гомологичные и аналогичные органы ЕГЭ

Результат дивергенции – гомологичные органы

Результат конвергенции – аналогичные органы

Гомологичные органы имеют общее происхождение, но выполняют разные функции

Аналогичные органы — имеют разное происхождение, но выполняют одну функцию

антенны рака и хелицеры паука

вайя папоротника и побег сосны;

волосы человека и шерсть собаки

зубы акулы и кошки;

клубень картофеля и корневище папоротника;

когти кошки и ногти обезьяны

конечности крокодила и летучей мыши

конечности медведки и кузнечика

ласты дельфина и крылья-ласты пингвина (Конвергенция, но органы гомологичные, т.к. позвоночные)

ласты кита и ноги лошади;

ноги мыши и крылья летучей мыши

нос обезьяны и хобот слона (хобот представляет собой сросшиеся и вытянутые нос и верхнюю губу)

предплечье лягушки и курицы

рука человека и крыло птицы

ус гороха и лист розы;

усик гороха и лист ромашки

хелицеры паука и антенны рака

чешуя ящерицы и перо птицы;

чешуя ящерицы и перья голубя

Корневище, луковица, клубень – видоизменённые побеги.

Конечности позвоночных животных

Усики гороха, чешуйки на корневище, чешуйчатые листья на стебле хвоща, иглы барбариса, почечные чешуи – видоизменённые листья.

Гомологичны ногти, когти, копыта.

Ядовитые железы змей гомологичны слюнным железам.

Молочные железы — гомологи потовых желез.

глаз осьминога и глаз крота

глаза осьминога и кошки

глаза осьминога и собаки

глаза рыбы и кальмара

крыло птицы и крыло бабочки;

крылья бабочки и летучей мыши

крылья воробья и крылья саранчи

крылья птиц и крылья стрекоз

крылья птицы и бабочки

ласты дельфина и крылья-ласты пингвина (Конвергенция, но органы гомологичные, т.к. позвоночные)

луковица тюльпана и корнеплод свёклы

плавник кита и плавник рака

присоски морской звезды и кальмара

роющие конечности крота и медведки

усы таракана и рыбы сома;

шипы розы (это выросты коры) и иголки кактуса (видоизмененные листья);

щупальца осьминога и гидры

Жабры рака, жабры рыбы и жабры личинок стрекоз.

У медведки (насекомого) и крота (млекопитающего) сходство форм передних ног

Глаз головоногого моллюска и глаз млекопитающего

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-1225844

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Пик использования смартфонов приходится на 16 лет

Время чтения: 1 минута

Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст

Время чтения: 1 минута

Совфед отклонил закон о верифицированных онлайн-платформах и учебниках

Время чтения: 2 минуты

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате

Время чтения: 1 минута

Путин призвал повышать уровень общей подготовки в колледжах

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник