Was ist Orthologie?
Eine Orthologie ist ein Merkmal von zwei oder mehr Arten, das von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt wurde. Dem kann eine evolutionäre Analogie gegenübergestellt werden, die ein ähnliches Merkmal darstellt, das sich unabhängig entwickelt hat. Gene, die von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden, können intakt bleiben, was häufig zur Manifestation ähnlicher körperlicher Merkmale führt. Wenn Gene jedoch oft mutieren, können sie durch natürliche Selektion ähnliche äußere Merkmale hervorbringen. Die Orthologie in verschiedenen Spezies bezieht sich auf ähnliche Merkmale, deren Gene eher einen vererbten als einen mutierten Ursprung haben.
Verschiedene Arten weisen unterschiedliche Merkmale auf, einige dieser Merkmale können jedoch sehr ähnlich sein. Beispielsweise haben viele Tiere Hände mit fünf Fingern, obwohl diese Finger in Größe oder Form erheblich variieren können. Die Orthologie befasst sich mit der Herkunft von Genen, die für körperliche Merkmale wie Finger verantwortlich sind. Diese Gene können sich auf zwei verschiedene Arten entwickeln - entweder unabhängig durch Mutation oder erblich durch Orthologie.
Die Natur ist voll von Beispielen für Merkmale, die sich unabhängig voneinander entwickelt haben. Zum Beispiel haben sowohl Haie als auch Delfine stromlinienförmige Körper mit einer vertikalen Flosse auf dem Rücken. Die innere Anatomie von Haien und Delfinen ist jedoch sehr unterschiedlich; in der Tat sind sie evolutionär ziemlich weit entfernt. Ihr engster gemeinsamer Vorfahr lebte lange in der Vergangenheit. Anstatt vererbt zu werden, entwickelten sich die Gene, die für viele ihrer ähnlichen Merkmale verantwortlich sind, aufgrund ihrer ähnlichen Umgebung unabhängig voneinander.
Eng verwandte Arten hingegen erben viele der gleichen Merkmale von einem gemeinsamen Vorfahren. Wenn dies geschieht, werden Muster in einem Desoxyribonukleinsäuremolekül (DNA-Molekül) intakt auf Nachkommen übertragen, die viele Generationen alt sind. Ohne Mutationen, die die Gene verändern, werden sie von den Nachkommen vererbt und führen häufig zu denselben äußeren Merkmalen wie bei den Vorfahren. Wenn die Vererbung die Ursache eines bestimmten Gens ist, wird dies als ortholog bezeichnet.
Wenn eine Orthologie auftritt, kann das betreffende Gen die gleiche Funktion im Leben und in der Reproduktion seines Wirts haben oder nicht. In vielen Fällen wird das Gen die gleiche Rolle spielen. Finger in Primaten haben zum Beispiel normalerweise ähnliche Funktionen: Sie sammeln Nahrung, bewegen sich durch Bäume und bekämpfen Feinde. Orthologe Gene spielen jedoch gelegentlich eine andere Rolle. Menschen haben fünf Zehen, aber sie können keine Zweige wie die Zehen eines Gorillas greifen.
Die Identifizierung der Orthologie ist entscheidend für den Vergleich der Genfunktionen zwischen Organismen. Es ist auch nützlich bei der Klassifizierung des Lebens auf der Erde, die Taxonomie genannt wird. Die Kenntnis der Herkunft bestimmter Gene kann Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, warum manche Tiere, wie Haie und Delfine, ähnlich aussehen, sich aber sehr unterschiedlich verhalten.