一个同源性是在可以追溯到一个共同的起源两个人的结构,器官或过程。对应关系不必相同,可以在每个研究的谱系中修改结构。例如,脊椎动物的成员彼此同源,因为其结构可以追溯到该群体的共同祖先。
同源性是比较生物学的基础。可以在不同的层面上对其进行研究,包括分子,基因,细胞,器官,行为等。因此,它是生物学各个领域的关键概念。
资料来源:ВолковВладиславПетрович(Vladlen666);由Angelito7翻译,通过Wikimedia Commons
历史的角度
同源性是一个在整个历史中都与形态学的分类和研究相关联的概念,其根源在比较解剖学中。这种现象已经被像亚里斯多德这样的思想家直觉化了,他们熟悉不同动物的相似结构。
贝隆(Belon)在1555年发表了代表鸟类和哺乳动物骨骼之间进行一系列比较的作品。
对于杰弗罗伊·圣希勒尔(Geoffroy Saint-Hilaire),结构中存在形式或组成可能会因生物而异,但在与相邻结构的关系和连接方面仍存在一定的一致性。但是,Saint-Hilaire将这些过程描述为类似过程。
尽管该词有其前身,但历史上应归功于动物学家理查德·欧文(Richard Owen),他将其定义为:“在不同形式和功能的各种变化下,不同动物中的同一器官”。
欧文相信物种的不变性,但他认为生物结构之间的对应关系需要解释。从前达尔文主义和反进化论的角度来看,欧文将其概念集中在“原型”上,这是动物群体遵循的一种计划或计划。
什么是同源性?
当前,术语同源性被定义为共享共同祖先的两个结构,过程或特征。即,该结构可以及时追溯到共同祖先中的相同特征。
序列同源性
序列同源性是同源性的特例,在同一生物中,连续部分和重复部分之间存在相似性(不再比较两个物种或两个个体)。
序列同源性的典型示例是脊椎动物脊柱中的椎骨链,连续的branch弓以及沿着身体延伸的肌肉段。
分子同源性
在分子水平上,我们还可以发现同源性。最明显的是,所有活生物体都有通用的遗传密码。
某些氨基酸与特定密码子没有关系,这是没有理由的,因为它是任意选择的-正如人类语言是任意的。没有理由称其为“主席”,但之所以如此,是因为我们是从我们的祖先那里学到的。同样适用于代码。
所有生物共享遗传密码的最合乎逻辑的原因是,这些形式的共同祖先使用相同的系统。
例如,存在于多种生物中的许多代谢途径(例如糖酵解)也是如此。
深同源
分子生物学的出现和测序的能力让位于一个新术语的出现:深度同源性。这些发现使我们得出结论,尽管两种生物的形态不同,但它们可以共享一种遗传调控模式。
因此,深同源性为形态演化带来了新的视角。该术语在著名的《自然》杂志上的一篇有影响力的文章中首次使用,标题为:化石,基因和动物肢体的进化。
Shubin等人(文章作者)将其定义为“涉及调控的遗传途径的存在,该遗传途径用于在形态和系统发育上相异的动物中构建特征”。换句话说,可以在类似的结构中找到深层次的同源性。
Pax6基因在软体动物,昆虫和脊椎动物的视力产生中起着不可或缺的作用。另一方面,Hox基因对于鱼类和四足动物肢体的肢体构造很重要。两者都是深层同源性的例子。
资料来源:华盛顿NL,马萨诸塞州Haendel,芒格CJ,阿什伯纳M,韦斯特菲尔德M,刘易斯SE。,通过Wikimedia Commons
资料来源:PhiLiP,通过Wikimedia Commons
类比和同质
当您要研究两个过程或结构之间的相似性时,可以按照功能和外观来完成,而不仅要遵循共同祖先的标准。
因此,有两个相关的术语:类比,描述具有相似功能的特征,并且可能具有也可能没有共同的祖先。
另一方面,同质性是指看起来很相似的结构。尽管这些术语起源于19世纪,但随着进化思想的出现而受到欢迎。
例如,蝴蝶和鸟类的翅膀具有相同的功能:飞行。因此,我们可以得出结论,它们是相似的,但是我们不能将它们的起源追溯到有翅膀的共同祖先。因此,它们不是同源结构。
蝙蝠和鸟类的翅膀也是如此。但是,构成骨骼的骨骼是否彼此同源,因为我们可以追踪这些谱系的共同起源,这些谱系共享上肢骨骼的样式:肱骨,立方,radius骨,趾骨等。注意,这些术语不是互相排斥的。
发育不良可以反映在类似的结构中,例如海豚的鳍和乌龟的鳍。
资料来源:John Romanes(1848-1894),通过Wikimedia Commons
进化的重要性
同源性是进化生物学中的关键概念,因为只有它才能
充分反映生物体的共同血统。
如果我们希望重建系统发育树以建立两个物种的亲属,血统和血统关系,并且错误地使用仅共享形式和功能的特征,则会得出错误的结论。
例如,如果我们想确定蝙蝠,鸟类和海豚之间的关系,并且错误地将翅膀用作同源字符,我们将得出结论,即蝙蝠和鸟类之间的相互联系比蝙蝠与海豚之间的联系更为紧密。
先验地我们知道这种关系是不正确的,因为我们知道蝙蝠和海豚是哺乳动物,并且彼此之间的关系比与鸟相关的每组都更紧密。因此,我们必须使用同源字符,例如乳腺,中耳的三个小骨头等等。
参考文献
- Hall,BK(Ed。)(2012)。同源性:比较生物学的层次基础。学术出版社。
- Kardong,KV(2006)。脊椎动物:比较解剖,功能,进化。麦格劳-希尔。
- Lickliter,R.,&Bahrick,LE(2012)。同源性的概念作为评估发育机制的基础:探索整个寿命过程中的选择性注意。发育心理生物学,55(1),76-83。
- I.Rosenfield,E.Ziff和B.Van Loon(2011)。DNA:震撼世界的分子图解指南。哥伦比亚大学出版社。
- Scharff,C.和Petri,J.(2011年)。Evo-devo,深层同源性和FoxP2:对言语和语言进化的影响。伦敦皇家学会的哲学交易。B系列,生物科学,366(1574),2124-40。
- Shubin,N.,Tabin,C。和Carroll,S。(1997)。化石,基因和动物肢体的进化。自然,388(6643),639。
- Shubin,N.,Tabin,C.,&Carroll,S.(2009年)。深层同源性和进化新奇的起源。自然,457(7231),818。
- Soler,M。(2002)。进化:生物学的基础。南方项目。