Was bedeutet Homologie?

3 Antworten

Darwinist
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Biologie, Evolution
06.01.2019, 13:46

Homolog bedeutet, dass ein Merkmal ursprungsgleich ist. Es lässt sich also phylogenetisch auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückführen. Das Merkmal ist also im Lauf der Erdgeschichte nur einmal entstanden.

Das Gegenteil dazu ist Konvergenz. Konvergente Merkmale erfüllen eine gleiche Funktion und sind häufig ähnlich konstruiert - beispielsweise muss ein Flügel die stets gleichen Gesetze der Aerodynamik erfüllen, ganz gleich ob es der Flügel eines Insekts, eines Flugsauriers, eines Vogels oder eines Fledertiers ist. In der Erdgeschichte sind die Flügel dieser Tiergruppen aber unabhängig voneinander entstanden und damit konvergent.
Beim Aufstellen von Stammbäumen muss man aufpassen, dass man tatsächlich auch nur homologe Strukturen miteinander vergleicht, andernfalls könnte sich der aufgestellte Stammbaum als falsch erweisen. Man nahm zum Beispiel Jahrzehnte lang an, dass die Ringelwürmer (Annelida) und die Gliedertiere (Arthropoda) sich evolutionär sehr nahe stünden, da beide eine typische Segmentierung ihres Körpers aufweisen. Man fasste sie deshalb als Articulata in einem gemeinsamen Taxon zusammen. Heute weiß man aufgrund anderer morphologischer, vor allem aber auch genetischer Befunde, dass die Gliedertiere den Nematoden (Fadenwürmer) näher stehen und ein Taxon namens Ecdysozoa (Häutungstiere) bilden.

Zur Beurteilung, ob eine Struktur homolog ist, leitete der Naturforscher REMANE seine drei Homologiekriterien ab:

  1. Kriterium der Lage: homologe Strukturen haben häufig ähnliche Lagebeziehungen zueinander. Die Vorderextremität der Landwirbeltiere erscheint bei den einzelnen Tiergruppen als sehr unterschiedlich. Doch vergleicht man die Lage der einzelnen Knochen zueinander: Oberarmknochen, zwei Unterarmknochen, Carpalia, Metacarpalia und so weiter, dann ist der prinzipielle Aufbau des Gefüges sehr ähnlich. Ein weiteres Beispiel sind die Stoßzähne der Elefanten: diese sind homolog zu unseren Schneidezähnen (und nicht, wie man auf den ersten Blick annehmen könnte, zu den Eckzähnen von Raubtieren), da sowohl unsere Incisivi als auch die Stoßzähne aus dem gleichen Knochen entspringen, dem Os incisivum (Zwischenkieferbein).
  2. Kriterium der spezifischen Qualität: vereinfacht gesagt heißt das, je komplexer und ähnlicher zwei Merkmale zueinander sind, umso wahrscheinlicher sind sie homolog zueinander. Die Zähne unseres Gebisses sind zum Beispiel ganz ähnlich aufgebaut wie die Dentinschuppen von Haien. Man kann also annehmen, dass unsere Zähne und Haifischschuppen homolog zueinander sind.
  3. Kriterium der Stetigkeit: damit ist gemeint, dass sich zwei unterschiedliche Merkmale, die sich gar nicht ähnlich sehen, durch Zwischenformen als homolog erweisen können. So sind beispielsweise die Gehörknöchelchen der Säugetiere den Knochen homolog, die bei allen anderen Landwirbeltieren das primäre Kiefergelenk bilden. Im Lauf der Säugerevolution wurden die Knochen ins Innenohr verlagert, stattdessen wurde ein so genanntes sekundäres Kiefergelenk angelegt. Dass das primäre Kiefergelenk und die Gehörknochen einander homolog sind, weiß man, weil es fossile Übergangsformen gibt, die beide Kiefergelenke aufweisen.

Neben dieser phänotypischen Homologie gibt es auch noch eine Homologie auf Ebene der Gene. Hierbei unterscheidet man:

  • Orthologe Gene: das sind sozusagen "richtige" homologe Gene, die sich genau wie die phänotypischen Merkmale, von einem gemeinsamen Vorläufergen direkt ableiten lassen. Beispielsweise sind das Hämoglobingen des Menschen und das des Hundes zueinander homolog, da beide einem gemeinsamen Ursprungs-Hämoglobingen entstammen.
  • Paraloge Gene: Paralogie liegt vor, wenn ein Ursprungsgen in einem Organismus kopiert und verdoppelt wird und die beiden Kopien sich unterschiedlich entwickeln. Ein Beispiel dafür sind das Hämoglobin- und das Myoglobingen des Menschen. Ein Globingen eines frühen Vorfahren wurde einmal verdoppelt. Während eine Genkopie zum Hämoblobingen evolvierte, entwickelte sich das andere davon unabhängig zum Myoglobingen.

Auch bei den Vergleichen von Genen ist es wichtig, dass man hierbei nur Gene miteinander vergleicht, die auch tatsächlich homolog zueinander sind. Man muss also sicher sein, dass man auch nur die orthologen Gene miteinander vergleicht, wenn man beispielsweise eine Stammbaumanalyse vornehmen will.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Biologiestudium, Universität Leipzig
CliffBaxter
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Biologie
05.01.2019, 22:53

Hi,

Homologie ist eine durch gemeinsame stammesgeschichtliche Herkunft verursachte Ähnlichkeit von Strukturen oder Organen verschiedener Organismen.

Um Homologie zu belegen, gibt es drei Kriterien

1. Kriterium der Lagebeziehung von Organen

2. die gleiche besondere Qualität der Struktur

3. Verknüpfung der Strukturen durch Übergangsformen (Kriterium der Stetigkeit).

vgl.: https://de.wikipedia.org/wiki/Homologie_(Biologie)#Homologiekriterien

Ein Beispiel wäre unser Zahn oder der Zahn eines Wirbeltieres und die Schuppe eines Haifisches. Für diese beiden Strukturen hätte man das auf den ersten Blick nicht unbedingt erwartet, aber sie sind gleichartig beschaffen und in der Anordnung und Abfolge dieser Materialien (Zahnschmelz, Zahnbein, Zahnhöhle) identisch und daher homolog http://www.bio-kompakt.de/images/stories/evolution/zahn.jpg

anderes Beispiel, die Vordergliedmaßen des Maulwurfs (Grabbeine) , des Wals, des Menschen, des Pferdes, der Fledermaus, des Krokodils und des Vogels, wirken auf den ersten Blick nicht besonders identisch, weil sie verschiedene Aufgaben im Erdboden, im Wasser und in der Luft übernehmen. Wenn man die Beschaffenheit und Abfolge der Knochen miteinander vergleicht, kommt man zu dem Schluss, dass alle Extremitäten homolog sind http://bo.sbw.edu/CD_Bo/Lernkartenbesprechung/Evolut6.jpg Gruß