Homologni organizmi. Podobna telesa
HOMOLOGIJSKI ORGANI- (grški homologos soglasnik, ustrezen) - organi različnih živali ali rastlin, ki se med seboj ujemajo po zgradbi, ne glede na funkcijo, ki jo opravljajo, se razvijejo iz podobnih začetkov in imajo skupnega izvora.
Homologija ali homologija je osnovni koncept v primerjalni anatomiji (glej), kjer se uporablja za ugotavljanje medsebojnega sorodstva in izvora razni organizmi od skupnega prednika prednika v procesu evolucijskega razvoja. Primerjava G. o. pri različnih živalih in ljudeh zagotavlja gradivo za določitev smeri prilagoditvene evolucije organski svet in pojasnilo splošni vzorci evolucijski razvoj (glej Evolucijska doktrina). Funkcija G. o. Lahko je pri različnih živalih enako (npr. delovanje srca pri različnih vretenčarjih), lahko pa je tudi različno. Klasičen primer G. o. služi kot okostje sprednjih okončin nekaterih vretenčarjev in zgornjih okončin ljudi (slika). Funkcija okončin vretenčarjev je lahko enaka (hoja) in različna (let pri pticah in netopirji, plavanje pri kitih, kopanje pri krtih, prijemanje pri opicah, produktivna dejavnost pri ljudeh). V botaniki ločimo rastline tudi kot genomike: popkovne luske, liste, vitice, bodice in cvetne dele. Po Remanu (A. Reman, 1956) lahko ločimo tri kriterije za določitev geografskega objekta - kriterij položaja, kriterij posebne kakovosti in kriterij povezave preko vmesnih oblik.
Zunanja podobnost je lahko tudi posledica iste funkcije organov z različno zgradbo in izvorom; takšni organi se imenujejo analogni (glej Analogni organi). Primerjava G. o. se lahko izvaja v istem organizmu med serijsko ponavljajočimi se organi, na primer segmentnimi organi (vretenca, živci) ali prednjimi (torakalnimi) in zadnjimi (medeničnimi) okončinami. Takšen G. o. v istem organizmu imenujemo homodinamični. Poleg tega se razlikuje med homotipijo, združljivostjo desnih in levih organov pri dvostransko simetričnih živalih, in homonomijo, razmerjem med istoimenskimi organi, na primer prsti. Pogosto G. o. imenujemo homogene, organe, ki se razvijajo v različnih sorodnih vejah vzporedno, vendar neodvisno drug od drugega, pa homologne ali homoplastične.
Doktrina G. o. igral velika vloga v zgodovini biologije in medicine. Primerjava G. o. tvoril osnovo za pomembne teoretične posplošitve. Primerjava G. o. je omogočilo razjasnitev smeri evolucijskega razvoja (napredek in regresija) in razumevanje pomena vestigialnih organov pri ljudeh (glej Vestigialni organi), pa tudi filogenetsko pogojenost pojava prirojenih malformacij pri ljudeh (glej).
Bibliografija Gilyarov M. S. Moderne predstave o homologiji, Usp. moderna, biol., t. 2, str. 300, 1964, bibliogr.; Shmalgauzen I.I. Osnove primerjalne anatomije vretenčarjev, str. 14, M., 1947; Remane A. Die Grundlagen des natiirlichen Systems der vergleichenden Anatomie und der Phyloge-netik, Lpz., 1956, Bibliogr.
B. S. Matveev.
Analogi_Homologi
Analogna telesa/konvergenca
Homologni organi/divergenca
rezultat konvergence
Podobna telesa
Krila ptic so spremenjene sprednje okončine, krila žuželk so gube hitinskega pokrova
Tudi dihala rib in rakov (škrge), kopenskih vretenčarjev (pljuča) in žuželk (sapnik) imajo drugačen izvor: ribje škrge so tvorbe, povezane z notranji skelet, škrge rakov izhajajo iz zunanjega ovoja, pljuča vretenčarjev so izrastki prebavne cevi, sapnik žuželk je sistem cevk, razvitih iz zunanjega ovoja.
Poenostavljena oblika telesa vodni sesalci- kiti, delfini in ribe.
Grozdne vitice (nastanejo iz poganjkov) in grahove vitice (spremenjeni listi)
Trn navadne žutikine izhaja iz listov; beli akacijev trn - iz stipules; B – glogov trn – iz poganjka; – robidov trn – iz lubja
Zgradba očesa kopenskih vretenčarjev in glavonožci. Pri hobotnici se leča leče približa ali odmakne od mrežnice; njegovo oko je izostreno, kot leča fotoaparata: pri ljudeh je leča togo fiksirana, vendar lahko spremeni svojo ukrivljenost zaradi krčenja posebnih mišic. Pri človeku so, tako kot pri vseh vretenčarjih, oči izrastki možganskega zametka, pri hobotnici pa so nastale iz ovojnice telesa.
Ribje škrge (nastanejo iz kosti) in škrge rakov (nastanejo iz zunanje ovojnice)
Pljuča kopenskih vretenčarjev (izrastki prebavne cevi) in sapniki žuželk (izrastki ovojnice)
Rovni krak črička in krta
10. Škrge ličink kačjih pastirjev in ribje škrge
Rezultat razhajanja
Homologni organi
Struktura skeleta prednje okončine predstavnikov različne ekipe sesalci: kit plavuti; orjaški armadilo; rdeča nočna; gorile; mol; morski lev; konji Przewalskega.
Slušne koščice srednjega ušesa: kostne ribe; plazilec; sesalci.
Pernato sestavljen list - stipules; grahove vitice; Nepenthes vrči; luske na koreniku; stebelne luske preslice; trnje barberry, kaktusov, šipkov; popkovne luske so te tvorbe modifikacije listne plošče. Postopni prehod od prašnikov do cvetnih listov v cvetu bele lokvanjeve.
Steblo - korenike šmarnice, perunike, pšenične trave; gomolj krompirja, čebulne čebulice, glogovo trnje.
Okostje prednje okončine vretenčarjev: človeška roka, okončina kita, l prosim, netopir, izumrli leteči kuščar, prsna plavut rib, izumrli vodni kuščar.
Človeški in sesalski zobje so podobni hrustancu morskega psa
Sodobna biološka znanost ima dovolj dejstev, ki dokazujejo obstoj procesa evolucijske spremembeživi organizmi. Ena od njih je homologna, o kateri bomo razpravljali v našem članku.
Dokazi evolucije
Organski svet našega planeta je preprosto neverjeten v svoji raznolikosti. Vsi živi organizmi so tako različni, da je precej težko domnevati dejstvo njihove enotnosti izvora. Vendar pa obstaja veliko dokazov za to. Najprej podobnost kemična sestava, in sicer prisotnost molekul beljakovin, lipidov, ogljikovih hidratov in nukleinskih kislin. Vsi predstavniki kraljestev žive narave, razen virusov, imajo celično strukturo.
Embrionalni razvoj vretenčarjev
Embriologija je veda o embrionalnem razvoju. Raziskave znanstvenikov so pokazale, da se v zgodnjih fazah razvoja vretenčarji praktično ne razlikujejo drug od drugega. Notochord, nevralna cev, škržne reže v žrelu - vsi ti znaki so prisotni pri pticah, ribah in ljudeh. Med nadaljnji razvoj organizmi različne razrede podvrženi metamorfozi.
Morfološki dokazi evolucije
Eden vodilnih dokazov evolucijski proces je podobnost v strukturi razne dele telo. Ta lastnost se imenuje morfološka. Osupljiv primer Sorodnik med posameznimi razredi vretenčarjev je kljunaš. V številnih značilnostih ta žival zavzema vmesni položaj med plazilci, pticami in sesalci. Skladno s tem ima kljunaš značilnosti predstavnikov vseh navedenih razredov.
Na primer, ta žival se razmnožuje z odlaganjem jajc. Hkrati svoje mladiče hrani z mlekom, kot sesalci. Njegova mrežasta stopala, način filtriranja vode skozi kljun in sploščen nos mu dajejo ptičji videz. Proizvaja tudi strup, kot mnogi plazilci.
Homologni in podobni organi
Nekateri organi živali in rastlin imajo kljub različnim funkcijam skupen izvor. Grahove vitice na primer pritrdijo rastlino na oporo, kaktusove bodice pa zmanjšajo hitrost izhlapevanja vode. Toda v obeh primerih so te strukture Ta pojav ima svoje ime - homologija organov.
Toda iglice barberry in trnje maline imajo različnega izvora. V prvem primeru so to stranski listi, v drugem pa so derivati pokrovnega tkiva rastline. Takšni organi se imenujejo analogni. Tudi široka krila orla in metulja imajo različen izvor. Čeprav je na prvi pogled to precej težko določiti, saj vse te strukture zagotavljajo let. Toda pri pticah so to spremenjene sprednje okončine, prekrite s perjem. In pri žuželkah krila predstavljajo izrastke ovojnice. Njihovi udi se nahajajo pod telesom in ne sodelujejo pri letu.
Homologni in podobna telesa so neposreden dokaz skupnega izvora različnih živali. In razlike v značilnostih njihove strukture so posledica prilagajanja različna okoljaživljenjski prostor in način življenja.
Kateri organi se imenujejo homologni: primeri
Najbolj tipičen primer homologije so prednje okončine vretenčarjev. Plavuti kita in delfina, krila ptice in netopirja, človeške roke, tace krta in krokodila opravljajo različne funkcije. Toda njihova struktura je podobna. Vse to so prednje okončine akordnih vretenčarjev, sestavljene iz treh delov: rame, podlakti in roke.
Med homologne organe sodijo tudi različne rastline. Imajo pomembne razlike v zunanja struktura in funkcije. Korenika šmarnice ima podolgovate internodije, gomolj krompirja kopiči zalogo vode s hranili in dno čebula je osnova za pritrditev mesnatih listov. Vendar pa imajo vsi homologni organi, katerih primere smo preučili, tipično. Toda to še ni vse!
Prav tako lahko razmislite, kateri organi se imenujejo homologni, s pomočjo primera se lahko bistveno spremenijo različni pogoji rast. Tako se pri rutabagi in korenju glavna korenina zgosti, shranjuje hranila. Takšni pridelki v prvem letu ne dajejo semen. Jeseni jim nadzemni organi odmrejo, zaradi podzemnih korenin pa rastlina preživi hladno sezono. Takšne modifikacije so odgovor na vprašanje, kaj so homologni organi. Primeri teh so tudi zračne, dihajoče in oprijemajoče se korenine.
Zametki in atavizmi
Morfološki dokaz evolucije so tudi tisti deli rastlin in živali, ki so nerazviti. Pri ljudeh je to tretja veka, druga vrsta zob, pa tudi mišice, ki premikajo uho.
Znaki, ki so nasprotni rudimentom, so atavizmi. To je manifestacija lastnosti prednikov, ki niso značilne za posameznike določene vrste. Primeri vključujejo razvoj kokcigealne hrbtenice, več bradavic in neprekinjene dlake pri ljudeh. Če upoštevamo živali, je razvoj zadnjih okončin pri kitih in kačah atavizem.
Torej, homologni organi, katerih primeri so bili obravnavani v našem članku, skupaj z analogijami, zametki in atavizmi, so morfološki dokazi o procesu evolucije. Ti znaki se pojavljajo tako pri živalih kot rastlinah. Homologni organi so strukture, ki imajo splošni načrt strukture, vendar se razlikujejo po funkcijah, ki jih opravljajo. Razpoložljivost pri ljudeh našteti znaki dokazuje svoj izvor iz živali kot rezultat evolucijskih preobrazb.
Homologni organi so primerljivi elementi bioloških predmetov. Pri njihovi primerjavi se prepoznajo deli, ki so prepoznani kot podobni. Nato razmislimo, kaj so lahko homologni organi. Primeri takih elementov bodo podani tudi v članku.
Terminologija
Koncept "homologije" je bil prvotno uporabljen v primerjalni anatomiji. Definicija je bila v to vejo biologije uvedena sredi 19. stoletja. V evolucijski biologiji se ta izraz razlaga kot podobnost, ki je posledica porekla skupnih prednikov. V določenem smislu ima koncept analogije nasprotni pomen. Uporablja se, kadar dva podobna elementa nista nastala iz istega predhodnika. Koncept "homologije" se uporablja tudi v sorodnem, a nekoliko drugačnem pomenu, v delih Vavilova in številnih kasnejših raziskovalcev o zakonu podobnih kategorij v dedni variabilnosti.
Primerjalna anatomija
Homologne organe je proučeval R. Owen. Prav on je v štiridesetih letih 19. stoletja uvedel izraz v znanost. Znanstvenik se ni lotil reševanja filogenetskih problemov, ampak je predlagal razlikovanje med:
- Analogno - del ali struktura enega bitja, ki opravlja isto funkcijo kot drug element.
- Homologni živalski organi različne vrste z vsemi različicami funkcij in oblik.
Prvi vključujejo krila ptic, žuželk in zgornje ali spodnje okončine ljudi. Ti elementi pripadajo istemu bitju in opravljajo enake funkcije. To pomeni, da ne delujejo kot homologni organi. Primera slednjega sta ptičje krilo in človeška roka. Ti elementi delujejo kot deli različnih bitij, vendar imajo določene podobnosti.
Gradbeni načrt
Pri preučevanju homolognih organov je Owen poudarjal arhetip. S primerjavo okostij je raziskovalec rekonstruiral strukturne načrte posameznega vretenčarja in predstavnikov plazilcev, ptic, rib in sesalcev. Na okostja določenih organizmov je gledal kot na utelešenja teh arhetipov. T. Huxley je sledil Owenovi poti. Rekonstruiral je strukturni načrt predstavnikov mehkužcev. Tako je v drugi polovici 19. stoletja iskanje arhetipov razne skupine bitja in rastline so se začele pojavljati kot ena ključnih nalog primerjalne anatomije. Z razvojem evolucijski nauk Darwinovi koncepti so bili na novo interpretirani. Tako so se homologni organi začeli šteti za elemente, podedovane od enega prednika. V tem primeru je bil arhetip obravnavan kot hipotetični skupni predhodnik skupine, za katero je bil rekonstruiran.
Razvoj načel
Treba je opozoriti, da so bili poskusi formalizacije postopka primerjave bitij in razvoja določenih vzorcev narejeni pred Owenovimi deli. Zlasti E. J. Saint-Hilaire v "Anatomical Philosophy" razvija teorijo analogov. V tem delu oblikuje zakon povezav. Na podlagi Aristotelovih naukov poskuša avtor dati večjo strogost konceptu "analogije". Prizadeva si najti primerjalne parametre in merila, pri čemer predlaga uporabo tega izraza za organe, ki zavzemajo podoben položaj glede na druge strukture v bitjih, ki jih primerjamo. Na podlagi te teorije je pravzaprav začel preučevati problem kot eden prvih. V svojih mislih pa je Saint-Hilaire pogosto zanesel. Tako je na primer rekel, da organizacija vretenčarjev in členonožcev temelji na skupnem načrtu, le pri slednjih se organi nahajajo znotraj in ne zunaj hrbtenice. Njegovi privrženci so razvili tudi koncept enotnosti arhetipa vseh bitij. To je pozneje postalo eden od razlogov za znamenito razpravo med Saint-Hilaireom in J. Cuvierjem.
Goethejeva dela
to izjemen človek ni bil samo pesnik, ampak tudi naravoslovec. Zaradi primerjalne študije lobanje vretenčarjev, je Goethe identificiral elemente v podobnem delu človeškega okostja, ki ustrezajo predčeljustnici. Do tega trenutka je njegova odsotnost veljala za eno najpomembnejših razlik med ljudmi in živalmi. Vertebralni koncept lobanje je postal druga ključna tema raziskav pri zgodnje faze nastanek homologije. Po tej teoriji se lobanja pojavi kot posledica zlitja več vretenc. Sčasoma je bil ta koncept opuščen. Toda ves čas svojega obstoja je bila ta teorija zelo pomembna.
Kriteriji Remana
Ti znaki danes veljajo za klasične. Adolf Remane je svoja merila oblikoval sredi 20. stoletja. Po njihovem mnenju:
- Homologni organi rastlin ali bitij zavzemajo podoben položaj glede na druge elemente. Tako so kljub obstoječim razlikam med lobanjami ljudi in kitov kosti, ki jih sestavljajo, nameščene na podoben način glede na drugo.
- Homologni organi imajo podobno tanka struktura. Zlasti pri odstranitvi očesa na njegovem mestu nastane tvorba. maščobno tkivo. Vendar pa ni homologno organu, ki je bil prej prisoten na tem območju. To je posledica razlike v strukturi.
- Če dve obliki nista podobni druga drugi, ampak sta povezani z neprekinjenim zaporedjem" prehodne povezave", potem jih lahko štejemo za homologne.
Drugi kriteriji
- Kriterij sestave. Homologni organi so sestavljeni iz delov, ki so si med seboj podobni ali se nahajajo na podoben način. Ta značilnost v svojem bistvu sovpada z drugim kriterijem A. Remaneja.
- Znak razvoja. Homologni organi morajo biti oblikovani iz enakih zarodkov.
- Genetska lastnost. Strukture, ki se razvijejo na podlagi ene, se bodo štele za homologne. genetski program, ki je podedovan od skupnih predhodnikov.
Oligomerizacija (Dogelov princip)
Predstavlja zmanjšanje števila homologni organi in homodinamične strukture do določenega števila. Ta proces je povezan z intenzifikacijo funkcij. Dogelov princip se kaže v evoluciji osnovnih filogenetskih struktur večceličnih živali. V tem primeru proces spremlja progresivna funkcionalna in morfološka diferenciacija.
Večkratni zaznamek po Dogelu
To načelo je, da se nastanek novih organov praviloma pojavi v velike količine(na primer pri zamenjavi sedečega načina življenja z aktivnim, vodnega načina življenja s kopenskim). Hkrati je za nastajajoče strukture značilna slaba razvitost in homogenost ter se pogosto nahajajo naključno. Ko diferenciacija napreduje, začnejo pridobivati specifično lokalizacijo, postopoma se zmanjšujejo v količini do konstantnega števila za določeno taksonomijo. Ugotavljanje, ali so njihove strukture ohranile večkratni značaj ali so bile podvržene oligomerizaciji, omogoča oceno stopnje antike njihovega videza. V nekaterih primerih je za presojo filogenije mogoče uporabiti kombinacijo organov različnih starosti.
"Človeški notranji organi" - Kaj se vam je zdelo posebej zanimivo? Vse življenje dirkata, a drug drugega ne moreta prehiteti. Vsi otroci so različni in vsi so navezani na svojo mamo. Um in zdravje sta dragocenejša od vsega. B) možgani. Pazi. Kaj novega ste se naučili? B) jetra. možgani. A) pljuča. srce. Kahlica je pametna. Ena mati ima pet otrok. A) želodec.
"Organi izločanja" - 4 - ledvica. 4. Izločevalni organi rib. Izločevalni organi živali: žuželke. Izločanje je eden najpomembnejših življenjskih procesov. Človeški izločevalni organi. 4 – ledvica (2), 18 – sečevod (2), 8 – mehurja, sečnica. Organi izločanja. 1. Malpigijeve žile - sistem cevi, ki se odpira v črevo.
"Tkiva in organi" - I. skupina. Mišičje. Tkiva tvorijo organe: želodec, srce, ledvice itd. Sečila. pljuča. želodec. Določite lahko tudi svojo krvno skupino ... Okostje. Skupina II. Limfni. "Napredna študija človeške anatomije." Rezultat tečaja je lahko zagovor eseja, projekta ali sodelovanje v neprofitni izobraževalni ustanovi.
"Občinski organi" - Nadzorni organ MO. Izvoljene funkcije Kategorija A. Občinske funkcije. Nižji položaj Specialist 1. kategorije Specialist 2. kategorije Specialist. Predstavniško telo občina. Strukturne delitve lokalna uprava. Občinsko pravo. Sestava lokalne uprave moskovske regije.
"Sistemi človeških organov" - Pri ljudeh je dolžina 10-13 cm, premer 15-18 mm. srce. Pri človeku je požiralnik mišična cev, dolga pribl. 25 cm Mišice človeške roke. Mišice človeškega stopala. V sodelovanju z živčnega sistema Endokrine žleze uravnavajo vse telesne funkcije. Lumen arterije se spremeni zaradi kontrakcije ali sprostitve mišične membrane.
"Cam mehanizem" - Bruggerjev mehanski organ. Video iz Politehniškega muzeja. Kustosinja zbirke džuboksov Politehniškega muzeja. Odmični mehanizmi. Mehanske orgle Pavla Bruggerja (Moskva, 1880). Osnovni toni zaprtih piščali so za oktavo nižji od odprtih. Ročni pogon stroja. Reed pipe. Nurok s programabilno odmično gredjo Bruggerjevega mehanskega organa.