Verwandte Organismen haben ähnliche Merkmale. Alle Säugetiere, zum Beispiel, haben unter anderem Fell und Brustdrüsen.
Diese gemeinsamen Merkmale können bei verwandten Organismen ähnlich sein, wie den Schwänzen von Katzen, Hunden und Affen. Oder sie können modifiziert werden, wie die Handgelenkknochen von Walen und Menschen. Diese gemeinsamen Strukturen heißen homologe Merkmale.
Was sind homologe Merkmale?
Merkmale sind Merkmale, die von den Eltern an die Nachkommen vererbt oder weitergegeben werden können. Die homologe Definition in der Biologie bedeutet "eine Ähnlichkeit in internen oder chromosomalen Strukturen".
Homologe Merkmale sind also gemeinsame Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen, aber verwandten Arten.
Klassifizierung homologer Strukturen
Morphologisch homologe Strukturen bedeuten verschiedene Arten mit ähnlichen Strukturen wie Knochen oder Organe, da die Gene für diese Strukturen von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt werden. Das homologe Strukturen kann in verschiedenen Organismen dieselbe Funktion erfüllen oder nicht.
Ontogenetische Homologie betrachtet die Embryonen verwandter Organismen. Alle Mitglieder von Chordata weisen beispielsweise irgendwann einen Schwanz neben dem After, einen hohlen Nervenstrang, zu Bündeln angeordnete Muskelfasern und eine Chorda-Notochord aus Knorpel auf. Die früheren, wohl weniger entwickelten Chordates weisen diese Merkmale als Erwachsene auf, während die fortgeschritteneren Chordates weisen nur einige dieser Merkmale (Notochord und Schwanz) in der embryonalen Form auf.
Homologe chromosomale Strukturen bedeuten Chromosomen, die das gleiche tragen Genmaterial, auch wenn die Ausprägung des genetischen Materials unterschiedlich ist. Zum Beispiel können vererbte Merkmale wie Haar- oder Augenfarbe von Person zu Person unterschiedlich sein, aber die Die Position des Gens (der Gene), das die Haar- oder Augenfarbe steuert, wird bei allen an der gleichen Position gefunden Genom. Je ähnlicher die DNA-Sequenzen, desto enger ist die Verwandtschaft der verschiedenen Arten.
Beispiele für homologe Strukturen
Beispiele für homologe Strukturen reichen von den Fingerknochen menschlicher Hände und Fledermausflügeln bis hin zu den Beinen von Mäusen, Krokodilen und anderen vierbeinigen Wirbeltieren. Die modifizierten Blätter von fleischfressenden Pflanzen, Kakteen und Weihnachtssternen sind ein weiteres Beispiel, ebenso wie die Skelettstrukturen von Walen und Kolibris.
Menschliche Hände vs. Fledermausflügel
Der Vergleich von menschlichen Unterarmen und Händen mit der Struktur von Fledermausflügeln zeigt die gleichen Knochenstrukturen, obwohl die Knochen unterschiedlich groß sind. Die Anordnung und das Gesamtmuster der Knochen sind gleich.
Tetrapoden: Vierbeinige Wirbeltiere
Vierbeinige Wirbeltiere haben alle die gleichen drei Knochen in ihren Vorderbeinen: Radius, Elle und Humerus. Während diese Knochen aufgrund ihrer unterschiedlichen Umweltbedürfnisse unterschiedlich groß sind, teilen sich so unterschiedliche Tiere wie Frösche, Kaninchen, Vögel, Menschen und Eidechsen diese Knochenstrukturen.
Dieselben Knochen können auch in den Devon-Fossilien von gesehen werden Eusthenopteron, weist auf eine Verwandtschaft mit modernen Tetrapoden hin.
Fleischfressende Pflanzen, Kakteen und Weihnachtssterne
Homologe Strukturen sind nicht auf Tiere beschränkt. Die Kannenform der Kannenpflanzen, die kieferähnlichen Fallen der Venusfliegenfalle, die Stacheln von Kakteen und die roten Blätter des Weihnachtssterns – alles begann vor vielen Generationen als Blätter.
Wale und Kolibris
Trotz ihrer offensichtlichen Unterschiede in Größe und Aussehen, ganz zu schweigen von ihren Lebensräumen, teilen Wale und Kolibris skelettartige Knochenstrukturen.
Rippen, Phalangen, Arm-, Schädel- und Beinstrukturen zeigen, dass Wale und Kolibris von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen.
Homologe vs. analoge Strukturen
Analoge Strukturen Die Definition besagt, dass analoge Strukturen aus anderen Gründen als der Verwandtschaft ähnlich sind. Zum Beispiel haben viele Organismen Flügel. Tiere wie Schmetterlinge, Pterodactyls, Vögel und Fledermäuse fliegen alle, weil sie Flügel haben, aber sie sind nicht verwandt, nur weil sie Flügel haben. Flügel bei Insekten und Reptilien unabhängig voneinander entwickelt.
Vögel und Fledermäuse haben einen gemeinsamen tetrapoden (viergliedrigen) Vorfahren, so dass sie für vier Gliedmaßen homolog sind. Der Vergleich ihrer Flügelskelettstrukturen zeigt jedoch, dass ihre Flügel eher analog als homolog sind. Flügel bei Vögeln und Fledermäusen entwickelten sich unabhängig voneinander, nicht weil sie einen Vorfahren mit Flügeln oder der Knochenstruktur teilen, die sich schließlich zu Flügeln entwickelt hat.