Co to jest ortologia?

Ortologia jest cechą dwóch lub więcej gatunków odziedziczoną po wspólnym przodku. Można to skontrastować z analogią ewolucyjną, która jest podobną cechą, która ewoluowała niezależnie. Geny przekazywane z rodziców na potomstwo mogą pozostać nietknięte, co często skutkuje manifestacją podobnych cech fizycznych. Jednak jeśli geny mutują wiele razy, mogą ostatecznie wytwarzać podobne cechy zewnętrzne poprzez selekcję naturalną. Ortologia różnych gatunków odnosi się do podobnych cech, których geny mają odziedziczone, a nie zmutowane pochodzenie.

Różne gatunki wykazują różne cechy, ale niektóre z tych cech mogą być bardzo podobne. Na przykład wiele zwierząt ma dłonie z pięcioma palcami, chociaż palce te mogą znacznie różnić się rozmiarem lub kształtem. Ortologia dotyczy pochodzenia genów odpowiedzialnych za cechy fizyczne, takie jak palce. Geny te mogą ewoluować na dwa różne sposoby - niezależnie przez mutację lub dziedzicznie przez ortologię.

Natura jest pełna przykładów cech, które ewoluowały niezależnie. Na przykład zarówno rekiny, jak i delfiny mają opływowe ciała z pionową płetwą na plecach. Wewnętrzna anatomia rekinów i delfinów jest jednak zupełnie inna; w rzeczywistości są one dość odległe ewolucyjnie. Ich najbliższy wspólny przodek żył długo w przeszłości. Zamiast dziedziczenia, geny odpowiedzialne za wiele podobnych cech ewoluowały niezależnie z powodu podobnego środowiska.

Z drugiej strony gatunki blisko spokrewnione dziedziczą wiele takich samych cech od wspólnego przodka. Kiedy tak się dzieje, wzory w cząsteczce kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) są przekazywane nienaruszone potomstwu przez wiele pokoleń. Bez mutacji zmieniających geny zostaną odziedziczone przez potomstwo i często będą miały takie same cechy zewnętrzne, jak u organizmów przodków. Jeśli dziedziczność jest przyczyną określonego genu, mówi się, że jest on ortologiczny.

Kiedy pojawia się ortologia, dany gen może, ale nie musi, pełnić tę samą funkcję w życiu i reprodukcji swojego gospodarza. W wielu przypadkach gen będzie pełnił tę samą rolę. Na przykład palce naczelnych mają zwykle podobne funkcje - zbieranie jedzenia, przemieszczanie się między drzewami i odpieranie wrogów. Geny ortologiczne od czasu do czasu pełnią różne role. Ludzie mają pięć palców u nóg, ale nie mogą chwytać gałęzi jak palce goryla.

Identyfikacja ortologii ma kluczowe znaczenie dla porównania funkcji genów między organizmami. Jest także przydatny w klasyfikacji życia na Ziemi, która nazywa się taksonomią. Znajomość pochodzenia poszczególnych genów może pomóc naukowcom zrozumieć, dlaczego niektóre zwierzęta, takie jak rekiny i delfiny, wyglądają podobnie, ale zachowują się zupełnie inaczej.