Was ist Homologie in der Biologie?
Homologie ist ein biologisches Konzept, das Ähnlichkeiten zwischen Arten beschreibt, die aus einer gemeinsamen Abstammung resultieren. Es ist eine zentrale Idee bei der Erforschung der Evolution, da sie die Verzweigung des phylogenetischen Baums widerspiegelt. Wenn zwei Arten viele Eigenschaften und Gene gemeinsam haben, ist es im Allgemeinen wahrscheinlich, dass sie in der letzten Evolutionszeit voneinander abweichen - dh spezifiziert -.
Alle Organismen sind durch die Evolution einer kleinen Anzahl gemeinsamer Vorfahren mit anderen Organismen verwandt. Folglich gibt es in der biologischen Welt eine Fülle von Homologien. Die oxidative Phosphorylierung, der Prozess der Oxidation zur Herstellung von Adenosintriphosphat, ist eine nahezu universelle biologische Homologie. Das Verfahren wurde von den frühesten Organismen angewendet, und spätere Entwicklungen in der Evolution haben es modifiziert, aber nicht ersetzt.
Im Gegensatz dazu kommt das Gehirn nicht in jedem Organismus vor. Sie sind eine Eigenschaft, die nur Tieren gehört. Nicht alle Tiere haben ein Gehirn, aber die meisten tun es. Ob eine Spezies ein Gehirn besitzt oder nicht, gibt einen klaren Hinweis auf ihre Position im Evolutionsbaum. Einige Organismen, die sich seit diesem Zeitpunkt weniger verändert haben, haben Gehirne, die den frühesten ähnlich sind. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Organismen im Laufe der Evolution genauso überlebt und verändert haben wie kompliziertere.
Homologie wird oft im Gegensatz zur Analogie diskutiert. Nicht jede Ähnlichkeit zwischen zwei Organismen ist das Ergebnis einer gemeinsamen evolutionären Abstammung. Wenn sich zwei Arten in einer Umgebung befinden, die einer bestimmten Anpassung förderlich ist, kann diese Anpassung bei beiden Arten unabhängig voneinander auftreten. Zum Beispiel entwickelten Opossums opponierbare Daumen unabhängig von Primaten. Dieses Ergebnis ist nicht zu überraschend, da gegensätzliche Daumen nützlich sind. Da die Evolution unberechenbar und chaotisch ist, ist die Analogie weitaus seltener als die Homologie.
Das Studium der Genetik hat das Konzept der Homologie mit einem direkten Vergleich zwischen DNA-Sequenzen verfeinert. Bevor es möglich war, genetische Informationen direkt auszulesen, mussten Wissenschaftler anhand physiologischer Beobachtungen die Homologie und Taxonomie im Allgemeinen erraten. Nun kann die relative Ähnlichkeit der in verschiedenen Organismen gefundenen Allele starke Hinweise auf ihre evolutionäre Verwandtschaft liefern. Die Unsicherheit darüber, ob eine gemeinsame Eigenschaft homolog oder analog ist, kann bei der Untersuchung der DNA vollständig geklärt werden. statistisch gesehen konnte ein gewisses Maß an Ähnlichkeit zwischen Sequenzen nicht für sich allein auftreten.
Die Genetik hat auch die Notwendigkeit von Unterklassifizierungen innerhalb des Konzepts der Homologie geschaffen. Die Orthologie bezieht sich auf Genähnlichkeiten, die sich aus der Speziation ergeben. Paralogie beschreibt Homologien zwischen Genen, die aus der Vervielfältigung innerhalb des Genoms eines einzelnen Organismus resultieren. Xenolgy ist die Existenz einer Homologie, die aus einem lateralen Gentransfer resultiert: genetisches Material, das beispielsweise durch ein Virus oder von Wissenschaftlern übertragen wird. Die Existenz von xenologen Homologien erschwert die Idee einer vollkommen unidirektionalen Verzweigung des Evolutionsbaums.