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18.5F: Estruturas Homólogas - Biologia


Estruturas homólogas são estruturas semelhantes que evoluíram de um ancestral comum.

objetivos de aprendizado

  • Descreva a conexão entre a evolução e o aparecimento de estruturas homólogas

Pontos chave

  • Homologia é uma relação definida entre estruturas ou DNA derivado de um ancestral comum e ilustra a descendência de um ancestral comum.
  • Estruturas análogas são estruturas fisicamente (mas não geneticamente) semelhantes que não estavam presentes no último ancestral comum.
  • A homologia também pode ser parcial; novas estruturas podem evoluir por meio da combinação ou partes de vias de desenvolvimento.
  • A analogia também pode ser referida como homoplasia, que é subdividida em paralelismo, reversão e convergência.

Termos chave

  • homologia: Uma correspondência de estruturas em duas formas de vida com uma origem evolutiva comum, como nadadeiras e mãos.
  • analogia: A relação entre características que são aparentemente semelhantes, mas não se desenvolveram a partir da mesma estrutura
  • homoplasia: Uma correspondência entre as partes ou órgãos de diferentes espécies adquiridos como resultado de evolução paralela ou convergência.

Estruturas Homólogas

Homologia é a relação entre estruturas ou DNA derivado do ancestral comum mais recente. Um exemplo comum de estruturas homólogas na biologia evolutiva são as asas dos morcegos e os braços dos primatas. Embora essas duas estruturas não pareçam semelhantes ou tenham a mesma função, geneticamente, elas vêm da mesma estrutura do último ancestral comum. As características homólogas dos organismos são, portanto, explicadas pela descendência de um ancestral comum.

É importante observar que definir duas estruturas como homólogas depende de qual ancestral está sendo descrito como ancestral comum. Se voltarmos ao início da vida, todas as estruturas são homólogas!

Em genética, a homologia é medida pela comparação de proteínas ou sequências de DNA. As sequências genéticas homólogas compartilham uma grande similaridade, apoiando a hipótese de que compartilham um ancestral comum.

A homologia também pode ser parcial: novas estruturas podem evoluir por meio da combinação de vias de desenvolvimento ou partes delas. Como resultado, estruturas híbridas ou em mosaico podem evoluir exibindo homologias parciais. Por exemplo, certas folhas compostas de plantas com flores são parcialmente homólogas às folhas e aos brotos porque combinam alguns traços das folhas e alguns dos brotos.

Estruturas Paralógicas

As sequências homólogas são consideradas parálogas se forem separadas por um evento de duplicação de genes; se um gene em um organismo é duplicado para ocupar duas posições diferentes no mesmo genoma, então as duas cópias são parálogas.

Um conjunto de sequências parálogas são chamadas parálogas umas das outras. Os paralogos normalmente têm a mesma função ou função semelhante, mas às vezes não. Considera-se que, devido à falta de pressão seletiva original sobre uma cópia do gene duplicado, essa cópia está livre para sofrer mutações e adquirir novas funções.

Genes paralogos geralmente pertencem à mesma espécie, mas nem sempre. Por exemplo, o gene da hemoglobina de humanos e o gene da mioglobina de chimpanzés são considerados parálogos. Este é um problema comum em bioinformática; quando genomas de espécies diferentes foram sequenciados e genes homólogos foram encontrados, não se pode concluir imediatamente que esses genes têm a mesma função ou semelhante, pois eles podem ser parálogos com função divergente.

Estruturas Análogas

O oposto de estruturas homólogas são estruturas análogas, que são estruturas fisicamente semelhantes entre dois taxa que evoluíram separadamente (em vez de estarem presentes no último ancestral comum). As asas de morcego e de pássaro evoluíram independentemente e são consideradas estruturas análogas. Geneticamente, uma asa de morcego e uma asa de pássaro têm muito pouco em comum; o último ancestral comum de morcegos e pássaros não tinha asas como morcegos ou pássaros. As asas evoluíram independentemente em cada linhagem após divergir de ancestrais com membros anteriores que não eram usados ​​como asas (mamíferos terrestres e dinossauros terópodes, respectivamente).

É importante distinguir entre os diferentes níveis hierárquicos de homologia para fazer comparações biológicas informativas. No exemplo acima, as asas do pássaro e do morcego são análogas às asas, mas homólogas aos membros anteriores porque o órgão serviu como um antebraço (não uma asa) no último ancestral comum dos tetrápodes.

Analogia é diferente de homologia. Embora características análogas sejam superficialmente semelhantes, elas não são homólogas porque são filogeneticamente independentes. As asas de uma semente de bordo e as asas de um albatroz são análogas, mas não homólogas (ambas permitem que o organismo viaje com o vento, mas não se desenvolveram ambas a partir da mesma estrutura). A analogia também é comumente chamada de homoplasia.


Exemplos de estruturas homólogas que revelam nossa ancestralidade compartilhada

Homologia é definida como a semelhança entre estruturas orgânicas em diferentes animais que surge como resultado de sua evolução a partir de um ancestral comum. A semelhança está na forma que a estrutura assume, bem como na função que desempenha. Essas estruturas são chamadas de estruturas homólogas e são explicadas com a ajuda de exemplos neste artigo do BiologyWise.

Homologia é definida como a semelhança entre estruturas orgânicas em diferentes animais que surge como resultado de sua evolução a partir de um ancestral comum. A semelhança está no que diz respeito à forma que a estrutura assume e também à função que desempenha. Essas estruturas são chamadas de estruturas homólogas e são explicadas com a ajuda de exemplos neste artigo do BiologyWise.

Homologia, não analogia!

As estruturas homólogas são estrutural e funcionalmente semelhantes e derivadas de um ancestral comum, enquanto as estruturas análogas têm funções semelhantes, mas não descendem de um ancestral comum.

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O termo homologia foi cunhado no ano de 1656. É derivado das palavras gregas homos, significando & # 8216mesmo & # 8217 e logotipos, significando & # 8216relação & # 8217. Este termo foi posteriormente aprimorado por Ray Lankester, um zoólogo britânico, que forneceu mais dois termos descrevendo o tipo de homologia observada. & # 8216Homogenia & # 8217 implica homologia devido à herança de uma característica de um ancestral comum, e & # 8216homoplastia & # 8217 implica na ocorrência de homologia devido a qualquer e todos os outros fatores. A homoplastia também é chamada de analogia.

As estruturas homólogas não apontam apenas para características físicas dos organismos, mas também se referem às sequências genéticas conservadas e à dicotomia observada entre diferentes órgãos oriundos do mesmo tipo de tecido embrionário. Com base nisso, a homologia entre os organismos pode ser categorizada em três tipos.


O que são estruturas homólogas

Estruturas homólogas são partes do corpo de uma espécie que são anatomicamente semelhantes à parte comparativa de outra espécie. As estruturas homólogas sugerem que diversas espécies são derivadas de um ancestral comum ao longo do tempo. Portanto, a anatomia das estruturas homólogas pode ser usada como um fato para desenvolver árvores filogenéticas da vida. A função de estruturas homólogas pode ser diferente. As espécies relacionadas consistem em estruturas homólogas mais semelhantes em sua estrutura interna.

Figura 1: Esqueletos de braços de mamíferos
120 - Salamandras, 121 - Tartaruga marinha, 122 - Crocodilo, 123 - Pássaro, 124 - Morcego, 125 - Baleia, 126 - Toupeira, 127 & # 8211 Humano

As estruturas dos membros dos mamíferos são um exemplo de estruturas homólogas. O braço humano é muito semelhante à nadadeira das baleias, à perna dos gatos e à asa dos morcegos na estrutura anatômica. A estrutura do membro é composta por um grande osso do braço, dois ossos do braço e uma coleção de ossos menores na área do punho. Embora a estrutura do membro seja semelhante, suas funções são diferentes, como andar, voar e nadar. Estruturas homólogas são desenvolvidas por evolução divergente como uma adaptação a diferentes condições ambientais.


Homologia

Quando o botânico sueco Carolus Linnaeus estava formulando seu sistema de taxonomia para nomear e categorizar organismos nos anos 1700, a aparência da espécie era o fator determinante do grupo em que a espécie era colocada. Com o passar do tempo e o avanço da tecnologia, as estruturas homólogas tornaram-se mais importantes na decisão da colocação final na árvore filogenética da vida.

O sistema de taxonomia de Linnaeus classifica as espécies em amplas categorias. As principais categorias do geral ao específico são reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie. À medida que a tecnologia evoluiu, permitindo que os cientistas estudassem a vida no nível genético, essas categorias foram atualizadas para incluir o domínio, a categoria mais ampla na hierarquia taxonômica. Os organismos são agrupados principalmente de acordo com as diferenças na estrutura do RNA ribossômico.


Semelhanças entre estruturas homólogas e estruturas vestigiais

  • Estruturas homólogas e estruturas vestigiais são dois tipos de estruturas anatômicas que fornecem evidências da evolução em animais.
  • A anatomia comparada é o campo que estuda as semelhanças e diferenças entre as estruturas de diferentes espécies.
  • Além disso, ambos os tipos de estruturas apresentam evolução como resultado da adaptação ao meio ambiente.
  • No entanto, ambos os tipos de estruturas têm uma ancestralidade comum, pois evoluíram como estruturas homólogas.

Homologia e Analogia - Uma lição de Biologia

A anatomia comparada é o estudo de semelhanças e diferenças dentro das estruturas dos organismos. As características físicas podem ser consideradas homólogas ou análogas, mas o que isso significa?

Estruturas homólogas são características físicas semelhantes em organismos que compartilham um ancestral comum, mas as características têm funções completamente diferentes. Um exemplo de estruturas homólogas são os membros de humanos, gatos, baleias e morcegos. Independentemente de se tratar de um braço, perna, nadadeira ou asa, essas estruturas são construídas sobre a mesma estrutura óssea.

Diagrama de: https://www.ck12.org/book/cbse_biology_book_class_xii/section/9.9/

Homologias são o resultado de evolução divergente. A evolução divergente é o processo no qual organismos do mesmo ancestral comum evoluem e acumulam diferenças, frequentemente resultando em uma nova espécie. Isso pode ocorrer devido a pressões, como mudanças nos fatores abióticos ou bióticos do meio ambiente.

No lado oposto do espectro, estruturas análogas são características físicas semelhantes em organismos que não compartilham um ancestral comum. Em vez disso, essas estruturas estão relacionadas entre si porque desempenham a mesma função. Um exemplo disso são as asas de um morcego e as asas de um pássaro. Eles têm uma estrutura óssea completamente diferente, mas suas asas compartilham a mesma função, permitindo que o animal voe.

Diagrama de: https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/evo_09

As analogias são resultado da evolução convergente. A evolução convergente é o processo no qual dois organismos que não compartilham um ancestral comum evoluem e desenvolvem semelhanças independentemente um do outro. Essas semelhanças se formam porque os animais vivem em ambientes comparáveis ​​ou experimentam as mesmas pressões ambientais, resultando na evolução dessas características.

Na próxima vez que você estiver comparando dois organismos, tente pensar sobre como eles estão relacionados (ou não) um com o outro. As respostas podem te surpreender!


Estruturas homólogas e análogas - principais vantagens

Muitos animais têm partes do corpo que parecem semelhantes, embora não compartilhem uma funcionalidade comum. Outros animais têm partes do corpo que parecem totalmente diferentes, mas têm um passado compartilhado. Aqui está a diferença entre estruturas homólogas e análogas:

  • Estruturas homólogas são estruturas que podem ter aparência ou função diferente de organismos relacionados.
  • Estruturas análogas são estruturas que se parecem e funcionam de forma semelhante em organismos não relacionados.

Analogia

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Analogia, em biologia, semelhança de função e semelhança superficial de estruturas que têm origens diferentes. Por exemplo, as asas de uma mosca, uma mariposa e um pássaro são análogas porque se desenvolveram independentemente como adaptações a uma função comum - voar. A presença da estrutura análoga, neste caso a asa, não reflete a proximidade evolutiva entre os organismos que a possuem. A analogia é um aspecto da biologia evolutiva e é distinta da homologia (q.v.), a semelhança de estruturas como resultado de origem e desenvolvimento embrionário semelhantes, considerada forte evidência de descendência comum.

Em muitos casos, estruturas análogas, ou análogos, tendem a se tornar semelhantes na aparência por um processo denominado convergência. Um exemplo é a convergência da forma aerodinâmica nos corpos de lulas, tubarões, focas, botos, pinguins e ictiossauros, animais de ascendência diversa. Processos fisiológicos e padrões de comportamento também podem exibir convergência análoga. Acredita-se que o comportamento de guarda de ovos na cobra, no esgana-gata, no polvo e na aranha tenha evoluído independentemente entre esses animais, que estão bastante distantes em suas relações biológicas.

Muitos cactos do Novo Mundo e eufórbias africanas são semelhantes na aparência, sendo suculentos, espinhosos, armazenadores de água e adaptados às condições do deserto em geral. Eles são classificados, no entanto, em duas famílias separadas e distintas, compartilhando características que evoluíram independentemente em resposta a desafios ambientais semelhantes.


1 resposta 1

Concordo com você que não consigo ver por que a hipótese de Lamarck não poderia explicar a presença de estruturas homólogas.

O link que você oferece também afirma que a hipótese de Larmarck não explicaria os "padrões de diversidade biogeográfica". Embora essa expressão seja um pouco vaga, eu não conseguiria entender por que a hipótese de Lamarck deixaria de explicar os padrões de diversidade biogeográfica.

A formulação de seus cenários (ausência do termo especiação alopátrica, uso do termo "desenvolve" em vez de "evolui" ou apenas "adapta-se") sugere que você pode tirar proveito de um curso de introdução à biologia evolutiva, como o curto e o bom curso da UC Berkeley chamado Understanding Evolution


Principais diferenças entre estruturas homólogas e análogas

Os pontos a seguir são importantes para entender a diferença entre estruturas homólogas e análogas:

  1. Essas estruturas semelhantes que estão presentes em organismos relacionados ou ancestrais comuns, embora diferentes em funções são conhecidas como estruturas homólogas. Em contraste, essas estruturas semelhantes que estão presentes em organismos não relacionados ou não compartilham uma ancestralidade comum, mas são semelhantes em função, são conhecidas como estruturas análogas.
  2. A asa de um morcego ou pássaro, o braço do humano, a asa de um pássaro, a perna de cachorro e a barbatana de uma baleia (são mamíferos, mas a função da estrutura é diferente), são os exemplos de homólogos estrutura, enquanto as asas de insetos, morcegos, pássaros e nadadeiras de peixes e pinguins são todos exemplos de estruturas análogas.
  3. Estruturas homólogas exibem semelhantes anatomia, embora a diferença em funções, na estrutura análoga há dissimilaridade na anatomia, mas a semelhança em suas funções.
  4. Estruturas homólogas se desenvolvem em espécies relacionadas ou que compartilham ancestrais comuns, enquanto estruturas homólogas se desenvolvem em espécies não relacionadas.
  5. A estrutura homóloga surge da evolução divergente e a estrutura análoga surge da evolução convergente.
  6. A estrutura homóloga desenvolveu-se devido à adaptação a ambientes diferentes, enquanto a estrutura análoga desenvolveu-se para adaptação a ambientes semelhantes de espécies diferentes.

Conclusão

Homólogos e análogos são termos bastante confusos no campo da biologia, mas são igualmente importantes saber sobre esses termos. Como isso ajuda a entender as variações e semelhanças de diferentes organismos, também ajuda a construir a árvore genética, como os organismos evoluem e outros detalhes biológicos. Portanto, todos eles apóiam a & # 8216Teoria da Evolução & # 8217 de uma forma ou de outra.