Wat is orthologie?
Een orthologie is een eigenschap van twee of meer soorten die is geërfd van een gemeenschappelijke voorouder. Het kan worden vergeleken met een evolutionaire analogie, die een vergelijkbare eigenschap is die onafhankelijk is geëvolueerd. Genen die worden doorgegeven van ouders op nakomelingen kunnen intact blijven, wat vaak zal resulteren in de manifestatie van vergelijkbare fysieke eigenschappen. Als genen echter vele malen muteren, kunnen ze via natuurlijke selectie vergelijkbare uiterlijke kenmerken produceren. Orthologie in verschillende soorten verwijst naar vergelijkbare eigenschappen waarvan de genen een geërfde, in plaats van gemuteerde, oorsprong hebben.
Verschillende soorten vertonen verschillende kenmerken, maar sommige van deze eigenschappen kunnen erg op elkaar lijken. Veel dieren hebben bijvoorbeeld handen met vijf vingers, hoewel deze vingers aanzienlijk in grootte of vorm kunnen variëren. Orthologie betreft de oorsprong van genen die verantwoordelijk zijn voor fysieke eigenschappen zoals vingers. Deze genen kunnen op twee verschillende manieren evolueren - onafhankelijk door mutatie of erfelijk door orthologie.
De natuur staat vol met voorbeelden van eigenschappen die onafhankelijk zijn geëvolueerd. Zowel haaien als dolfijnen hebben bijvoorbeeld gestroomlijnde lichamen met een verticale vin op hun rug. De interne anatomie van haaien en dolfijnen is echter heel anders; in feite zijn ze evolutionair vrij ver weg. Hun naaste gemeenschappelijke voorouder leefde lang in het verleden. In plaats van te worden geërfd, evolueerden de genen die verantwoordelijk zijn voor veel van hun vergelijkbare eigenschappen onafhankelijk vanwege hun vergelijkbare omgeving.
Nauw verwante soorten erven daarentegen veel van dezelfde eigenschappen van een gemeenschappelijke voorouder. Wanneer dit gebeurt, worden patronen in een deoxyribonucleïnezuur (DNA) -molecuul intact overgedragen op nakomelingen van vele generaties. Zonder mutaties om genen te veranderen, zullen ze door nakomelingen worden geërfd en zullen ze vaak dezelfde uiterlijke kenmerken hebben als in voorouderorganismen. Als erfelijkheid de oorzaak is van een bepaald gen, wordt gezegd dat het ortholoog is.
Wanneer een orthologie optreedt, kan het gen in kwestie al dan niet dezelfde functie hebben in het leven en de voortplanting van zijn gastheer. In veel gevallen zal het gen dezelfde rol vervullen. Vingers in primaten hebben bijvoorbeeld meestal vergelijkbare functies: voedsel verzamelen, door bomen bewegen en vijanden bestrijden. Orthologe genen zullen echter af en toe verschillende rollen vervullen. Mensen hebben vijf tenen, maar ze kunnen geen takken grijpen zoals de tenen van een gorilla.
Het identificeren van orthologie is van cruciaal belang bij het vergelijken van de genfunctie tussen organismen. Het is ook nuttig bij de classificatie van het leven op aarde, die taxonomie wordt genoemd. Het kennen van de oorsprong van bepaalde genen kan wetenschappers helpen begrijpen waarom sommige dieren, zoals haaien en dolfijnen, op elkaar lijken, maar zich heel anders gedragen.