W biologii, czym jest homologia?

Homologia jest biologiczną koncepcją opisującą podobieństwa między gatunkami wynikające ze wspólnego pochodzenia. Jest to centralna idea w badaniu ewolucji, ponieważ odzwierciedla rozgałęzienie drzewa filogenetycznego. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli dwa gatunki mają wiele właściwości i genów, prawdopodobnie oddzieliły się od siebie - tj. Spekulowały - stosunkowo niedawno w czasie ewolucji.

Wszystkie organizmy są spokrewnione z innymi organizmami poprzez ewolucję od niewielkiej liczby wspólnych przodków. W konsekwencji homologie obfitują w świecie biologicznym. Fosforylacja oksydacyjna, proces wykorzystujący utlenianie do wytworzenia trifosforanu adenozyny, jest niemal uniwersalną homologią biologiczną. Proces ten był wykorzystywany przez najwcześniejsze organizmy, a późniejszy rozwój ewolucji zmodyfikował go, ale go nie zastąpił.

Mózgi natomiast nie występują w każdym organizmie. Są cechą należącą tylko do zwierząt. Nie wszystkie zwierzęta mają mózgi, ale większość ma. To, czy gatunek posiada mózg, daje wyraźne wskazanie jego pozycji w drzewie ewolucyjnym. Niektóre organizmy, które od tego czasu uległy mniejszym zmianom, mają mózgi podobne do najwcześniejszych. Należy jednak pamiętać, że organizmy te przeżyły i zmieniły się w czasie tyle samo czasu ewolucji, co bardziej skomplikowane.

Homologia jest często dyskutowana w przeciwieństwie do analogii. Nie każde podobieństwo między dwoma organizmami jest wynikiem wspólnego ewolucyjnego pochodzenia. Jeżeli dwa gatunki znajdą się w środowisku sprzyjającym pewnej szczególnej adaptacji, adaptacja ta może wystąpić niezależnie u obu gatunków. Na przykład oposy ewoluowały przeciwstawne kciuki niezależnie od naczelnych. Ten wynik nie jest zbyt zaskakujący, ponieważ przydatne są przeciwstawne kciuki. Ponieważ ewolucja jest nieprzewidywalna i chaotyczna, analogia jest jednak znacznie mniej powszechna niż homologia.

Badanie genetyki dopracowało koncepcję homologii poprzez bezpośrednie porównanie sekwencji DNA. Zanim możliwe było bezpośrednie odczytanie informacji genetycznej, naukowcy musieli zgadywać o homologii - i ogólnie taksonomii - na podstawie obserwacji fizjologicznych. Względne podobieństwo alleli występujących w różnych organizmach może dostarczyć mocnych dowodów dotyczących ich ewolucyjnej pokrewieństwa. Niepewność co do tego, czy wspólna właściwość jest homologiczna czy analogiczna, można całkowicie rozwiązać po zbadaniu DNA; statystycznie pewien poziom podobieństwa między sekwencjami nie mógłby wystąpić sam.

Genetyka stworzyła również potrzebę subklasyfikacji w ramach koncepcji homologii. Ortologia odnosi się do podobieństw genów wynikających ze specjacji. Paralogia opisuje homologie między genami, które powstały w wyniku duplikacji w genomie jednego organizmu. Ksenolgia to istnienie homologii wynikającej z bocznego transferu genów: na przykład materiału genetycznego przenoszonego przez wirusa lub przez naukowców. Istnienie homologii ksenologicznych komplikuje ideę idealnie jednokierunkowego rozgałęzienia drzewa ewolucyjnego.