Гомологи и аналоги в биологии примеры. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Гомологичные и

Аналогичные органы - это органы, разные по происхождению, имеющие внешнее сходство и выполняющие сходные функции. Аналогичными есть жабры речного рака, головастика и жабры личинок стрекоз. Спинной плавник касатки (китообразные млекопитающие) аналогичен спинному плавнику акулы. Аналогичны бивни слона (разросшиеся резцы) и бивни моржа (гипертрофированные клыки), крылья насекомых и птиц, колючки кактусов (видоизмененные листья) и колючки барбариса (видоизмененные побеги), а также шипы шиповника (выросты кожицы).

Аналогичные органы возникают у далеких организмов вследствие приспособлений их к одинаковым условиям среды или выполнения органами одинаковой функции

Гомологичные органы - органы, сходные между собой по происхождению, строению, но выполняющие разные функции. Появление их - результат дивергенции.

Дивергенция означает расхождение. Расхождение может происходить из-за смены условий окружающей среды или из-за эволюционных процессов.

Конечности всех наземных позвоночных гомологичны, потому что они отвечают критериям гомологичности: имеют общий план строения, занимают сходное положение среди других органов, развиваются в онтогенезе из сходных эмбриональных зачатков. Гомологичны ногти, когти, копыта. Ядовитые железы змей гомологичны слюнным железам. Молочные железы - гомологи потовых желез. Усики гороха, иглы кактуса, иглы барбариса - гомологи, все они - видоизменение листьев.

Сходство в плане строения гомологичных органов есть следствие общности происхождения. Существование гомологичных структур есть следствие существования гомологичных генов. Различия возникают вследствие изменения функционирования этих генов под действием эволюционных факторов, а также вследствие ретардаций, акце-лераций и других изменений эмбриогенеза, ведущих к дивергенции форм и функций.

Рудименты - это третье веко у человека, аппендикс (червеобразный отросток слепой кишки), ушные мышцы, копчик - все это рудименты. У человека насчитывается около сотни рудиментов. У безногой ящерицы - веретеницы - есть рудиментарный плечевой пояс конечностей. У китов есть рудимент тазового пояса. Наличие рудиментов объясняется тем, что эти органы у далеких предков были нормально развиты, но в процессе эволюции потеряли свое значение и сохранились в виде остатков.

У растений тоже бывают рудименты. На корневищах (видоизмененных побегах) пырея, ландыша, папоротника есть чешуйки. Это рудименты листьев. В краевых соцветиях сложноцветных (нивяника, астр, подсолнечника) под лупой видны недоразвитые тычинки.

Рудименты - важные доказательства исторического развития органического мира. Рудименты тазовых костей у китов и дельфинов подтверждают предположение о происхождении их от наземных четвероногих предков с развитыми задними конечностями. Рудиментарные задние конечности веретеницы и питона указывают на происхождение этих рептилий (так же, как и всех змей) от предков, имевших конечности.

Атавизмы. У человека атавизмами есть хвост, волосяной покров на всем лице, многососковость. На вымени у некоторых коров появляется третья пара сосков. Это указывает на то, что крупный рогатый скот произошел от животных, имевших более четырех сосков. У мух дрозофил - гомозигот по мутации тетраптера - вместо жужжалец развиваются нормальные крылья. Это не возникновение нового признака, а возврат к старому Антенна у дрозофилы иногда превращается в членистую ножку. У лошади может быть трехпалость, как у меригиппуса.

Отличие рудиментов от атавизмов:

· рудименты есть у всех особей вида, а атавизмы - лишь у немногих;

· рудименты несут определенную функцию, а атавизмы (все без исключения) не несут каких-либо функций.

Пример гомологичных органов у растений :

· подземные корни растения,

· воздушные корни растений

Разная среда обитания (разные условия) определяют появление гомологичных органов.

заросток у простейших растений,

· зародышевый мешок у покрытосемянных растений

Это пример появления гомологичных органов в процессе эволюции (освоении суши).
Гомологичные органы у животных :

лапы у животных,

· крылья у птиц,

· лапки у крота,

· ласты или плавники у водных представителей.

Кости этих конечностей схожи, но функции различны: лапы - для передвижения по земле, крылья - для полета, лапки крота - чтобы землю рыть, ну а ласты и плавники - естественно, для плавания.

Гомологичными органами являются сопоставимые элементы биологических объектов. При их сравнении выявляются части, которые признаются подобными. Рассмотрим далее, какими могут быть гомологичные органы. Примеры таких элементов также будут приведены в статье.

Терминология

Понятие "гомология" изначально стало применяться в сравнительной анатомии. В эту отрасль биологии определение ввели в середине 19-го столетия. В эволюционной биологии этот термин трактуется как сходство, которое обусловлено происхождением от общих предков. В определенном смысле противоположное значение имеет понятие аналогии. Оно применяется тогда, когда два схожих элемента появились не от одного предшественника. Понятие "гомология" используется также в родственном, но немного ином значении, в трудах Вавилова и ряда более поздних исследователей о законе сходных категорий в наследственной изменчивости.

Сравнительная анатомия

Гомологичные органы изучались Р. Оуэном. Именно он ввел термин в науку в 1840 гг. Ученый не ставил задачу решить филогенетические проблемы, а предложил различать:

Аналогичные - часть или структуру одного существа, исполняющую ту же функцию, что и иной элемент.
Гомологичные органы животных разных видов при всех вариациях функции и формы.

К первым можно отнести крылья птиц, насекомых, верхние или нижние конечности человека. Эти элементы относятся к одному существу и исполняют одинаковые функции. То есть, они не выступают как гомологичные органы. Примеры вторых - крыло птицы и рука человека. Эти элементы выступают как части разных существ, но имеют определенное сходство.

План строения

Изучая гомологичные органы, Оуэн делал упор на архетип. Сопоставляя скелеты, исследователь реконструировал планы строения конкретного позвоночного и представителей рептилий, птиц, рыб, млекопитающих. Скелеты определенных организмов он рассматривал как воплощения данных архетипов. По пути Оуэна пошел Т. Хаксли. Он реконструировал план строения представителей моллюсков. Таким образом, во второй половине 19-го столетия поиск архетипов различных групп существ и растений стал выступать в качестве одной из ключевых задач сравнительной анатомии. С развитием эволюционного учения Дарвина рассматриваемые понятия были переинтерпретированы. Так, гомологичные органы стали считаться элементами, унаследованными от одного предка. При этом архетип рассматривался как гипотетический общий предшественник той группы, для которой он был реконструирован.

Выработка принципов

Необходимо отметить, что попытки формализовать процесс сравнения существ и разработать определенные закономерности предпринимались до трудов Оуэна. В частности, Э. Ж. Сент-Илер в "Анатомической философии" развивает теорию аналогов. В этом труде он формулирует закон коннексий. Основываясь на учении Аристотеля, автор пытается придать понятию "аналогия" большую строгость. Он стремится найти параметры сравнения и критерии, предлагая именовать этим термином органы, занимающие схожее положение относительно других структур у сравниваемых существ. На базе данной теории, он, по сути, начал исследование проблемы одним из первых. В своих размышлениях, однако, Сент-Илер достаточно часто увлекался. Так, к примеру, он говорил, что в основу организации позвоночных и членистоногих положен общий план, только у последних органы расположены внутри, а не снаружи от позвоночника. Его последователи также развивали концепцию о единстве архетипа всех существ. Это впоследствии стало одной из причин знаменитой дискуссии Сент-Илера и Ж. Кювье.

Работы Гете

Этот выдающийся человек был не только поэтом, но и естествоиспытателем. За счет сравнительных исследований черепа позвоночных Гете выявил в аналогичной части скелета человека элементы, которые соответствуют межчелюстной кости. До этого момента ее отсутствие считалось одним из важнейших отличий человека и животного. Позвоночная концепция черепа стала второй ключевой темой исследования на ранних этапах становления гомологии. В соответствии с этой теорией череп выступает как результат слияния нескольких позвонков. Спустя время эта концепция была отброшена. Но в течение всего времени своего существования эта теория имела существенное значение.

Критерии по Ремане

Эти признаки считаются сегодня классическими. Адольф Ремане сформулировал свои критерии в середине 20-го столетия. Согласно им:

Гомологичные органы растений или существ занимают сходную позицию относительно прочих элементов. Так, при существующих различиях черепов человека и кита кости, которые их составляют, находятся относительно друг друга похожим образом.
Гомологичные органы имеют сходное тонкое строение. В частности, при удалении глаза на его месте образуется жировая ткань. Однако она не гомологична присутствовавшему ранее на этом участке органу. Обуславливается это различием строения.
Если две формы не имеют сходства друг с другом, но связаны непрерывной последовательностью "переходных звеньев", то их можно признать гомологичными.

Прочие критерии

Критерий состава. Гомологичные органы состоят из похожих или расположенных сходным образом по отношению друг к другу частей. По своей сути, тот признак совпадает со вторым критерием А. Ремане.
Признак развития. Гомологичные органы должны формироваться из одинаковых эмбрионов.
Генетический признак. Гомологичными будут считаться структуры, которые развиваются на основе одной генетической программы, которая наследуется от общих предшественников.

Олигомеризация (принцип Догеля)

Она представляет собой уменьшение числа гомологичных органов и гомодинамных структур до определенного количества. Этот процесс связан с интенсификацией функций. Принцип Догеля проявляется в эволюции основных филогенетических структур многоклеточных животных. При этом процесс сопровождается прогрессивной функциональной и морфологической дифференцировкой.

Множественная закладка по Догелю

Этот принцип заключается в том, что возникновение новых органов происходит, как правило, в большом количестве (к примеру, при замене сидячего образа жизни подвижным, водного - наземным). При этом появившиеся структуры отличаются слабым развитием и однородностью, располагаются зачастую беспорядочно. По ходу дифференциации они начинают приобретать конкретную локализацию, постепенно уменьшаясь количественно до постоянного числа для определенной таксономии. Выявление того, сохранили ли их структуры множественный характер или подвергались олигомеризации, дает возможность оценить степень древности их появления. По сочетанию разновозрастных органов можно в некоторых случаях судить о филогении.

гомологичные органы - органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, напр. колючка боярышника (Crataegus) и усик винограда (Vitis) – видоизмененные побеги (см. рис. Гомологичные органы – видоизмененные побеги: а – колючка боярышника; б –… … Анатомия и морфология растений

В биологии развиваются из общих зачатков у организмов различных систематических групп, сходны по основному плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (напр., луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (напр., крыло птицы и … Большой Энциклопедический словарь

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. ho mologos согласный, соответственный), название морфологически сходных органов,т.е. органов одинакового происхождения, развивающихся из одинаковых зачатков и обнаруживающих сходное морфол. соотношение. Термин «гомология»… … Большая медицинская энциклопедия

- (биол.), развиваются из общих зачатков у организмов различных систематических групп, сходны по основному плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (например, луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (например, крыло… … Энциклопедический словарь

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - органы, имеющие одинаковое происхождение, но различающиеся по строению и часто выполняющие разные функции (напр., видоизмененными побегами являются филлокладии Ruscus, клубни картофеля и колючки у Genista) … Словарь ботанических терминов

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ - (от греч. homólogos соответственный, подобный), органы животных и растений различных систематических групп, сходные по основному плану строения и развитию и выполняющие одинаковые (сердце позвоночных) или разные (крыло птицы и ласт кита)… … Ветеринарный энциклопедический словарь

гомологичные органы - биол. Органы животных и растений, имеющие сходное происхождение, но различающиеся по внешнему виду или функциям (например: рука человека и крыло птицы) … Словарь многих выражений Большой медицинский словарь

Гомологичные органы гомологи́чные о́рганы

(биол.), развиваются из общих зачатков у организмов различных систематических групп, сходны по основному плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (например, луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (например, крыло птицы и рука человека) функции.

ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ

ГОМОЛОГИ́ЧНЫЕ О́РГАНЫ, в биологии - органы, имеющие принципиально общее строение независимо от сходства выполняемых ими функций. Сходство в строении, или гомология, возможно только при наличии более или менее отдалённого общего предка. В этом состоит эволюционный критерий гомологии. На практике обычно используют более доступные эмбриологический (наличие общих стадий в эмбриогенезе (см. ЭМБРИОГЕНЕЗ) ) или морфологический (структурное подобие), реже - палеонтологический (наличие общих или переходных ископаемых форм) критерии. Однако использование различных критериев часто приводит к несовпадению оценки гомологии на разных уровнях. Так, крыло насекомых (см. НАСЕКОМЫЕ) (складка покровов) аналогично крылу позвоночных (видоизменённой передней конечности). Крылья разных позвоночных (см. ПОЗВОНОЧНЫЕ) (птерозавра (см. ПТЕРОЗАВРЫ) , птицы и летучей мыши (см. ЛЕТУЧИЕ МЫШИ) ) гомологичны согласно эволюционному и эмбриологическому критериям. При этом морфологически крылья птерозавра и летучей мыши гомологичны друг другу (перепонка, натянутая между пальцами и задней конечностью), но аналогичны крылу птицы (конечность с укороченными пальцами, покрытая перьями (см. ПЕРЬЯ) ). Нередко гомологичные органы выполняют совершенно разные функции. Например косточки среднего уха млекопитающих и четвёртая жаберная дуга костных рыб (см. КОСТНЫЕ РЫБЫ) , гастроваскулярная система гребневиков (см. ГРЕБНЕВИКИ) и целом иглокожих (см. ИГЛОКОЖИЕ) . Генетические основы возникновения гомологичных структур у относительно близкородственных форм отражает закон гомологических рядов (см. ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ ЗАКОН) . Некоторые гомологичные структуры встречаются у столь не родственных групп, что могут свидетельствовать о единстве происхождения всех животных или всех эукариот (см. ЭУКАРИОТЫ) . Таково, например, тонкое строение жгутиков (см. ЖГУТИКИ) , а также молекулярная структура гемоглобинов (см. ГЕМОГЛОБИН) и цитохромов (см. ЦИТОХРОМЫ) .

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "гомологичные органы" в других словарях:

Органы животных или растений, имеющие общий план строения, развивающиеся из сходных зачатков и выполняющие одинаковые (например, луковица тюльпана и клубень картофеля видоизменённые побеги) или неодинаковые (например, крыло птицы и рука… … Большая советская энциклопедия

- (биол.), развиваются из общих зачатков у организмов разл. систе матич. групп, сходны по осн. плану строения и развитию; могут выполнять одинаковые (напр., луковица тюльпана и клубень картофеля) или неодинаковые (напр., крыло птицы и рука… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Органы, имеющие одинаковое происхождение и одинаковый план строения, но выполняющие иногда различные функции. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Гомологичные О. одного и того же организма, напр. конечности … Большой медицинский словарь

БИОЛОГИЯ. 11 КЛАСС. ЭВОЛЮЦИЯ.

Гомологичные и аналогичные органы

Ниже перечисляется ряд органов животных:

1 – рука шимпанзе

15 – жабры рыбы

2 – передние лапы кошки

16 – чешуйки на коже ящерицы

3 – хобот слона

17 – панцирь черепахи

4 – крыло птицы

18 – перья на теле птицы

5 – крыло летучей птицы

19 – чешуйки на ногах курицы

6 – «пятак» свиньи

20 – иголки на теле ежа

7 – ласты пингвина

21 – волоски на теле бабочки

8 – клешня рака

22 – щупальца осьминога

9 – клешня скорпиона

23 - волоски на теле тарантула

10 – легкие лягушки

24 – иголки ехидны

11 – легкие голубя

25 – верхняя губа и нос лошади

12 – трахеи плавунца

26 – ласты кита

13 – жабры рака

27 – передние ноги лошади

14 – жабры беззубки

28 – щупальца гидры

Какие из этих органов являются гомологами руки человека?

Какие из них являются аналогами руки шимпанзе?

Какие из них - гомологи губы и носа кошки?

Какие из них гомологи легких кошки?

Какие из них – аналоги легких кошки?

Какие из них - гомологи волос кошки?

Какие из них - аналоги волос кошки?

Ответы: 1) 1, 2, 4, 5, 27

2) 3, 8, 9, 22, 28

3) 6,25

4) 10, 11

5) 12, 13, 14, 15

6)16, 17, 18, 19, 20, 24

7) 21, 23

Направления и пути эволюции.

Ниже перечислены названия животных, растений, органов и биологических явлений:

А- кенгуру П – атавизм

Б – утконос Р - рудимент

В – пингвин С – биогенетический закон

Г- археоптерикс Т- ароморфоз

Д- летучая мышь У – аналогичные органы

Е- крокодил Ф – гомологичные органы

Ж- стегоцефал Х – идиоадаптация

И- латимерия Ч – регенерация

К – ланцетник Ш – конвергенция

Л – зверозубые ящеры Щ - дегенерация

М – эвглена Ю – дивергенция

Н – псилофиты Я – мутация

О – ехидна

Определите: А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

Возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

Образование усиков на листьях гороха;

Утрата листьев у кактуса;

Образование хобота у слона;

Возникновение постоянной температуры тела (теплокровности) у млекопитающих;

Зачатки тазовых костей в толще мышц у кита;

Зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

Сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

Внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

Сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;

Сходство заростка папоротника с водорослями;

Сходство головастика лягушки с рыбой;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

15) между растениями и животными;

16) Между позвоночными и беспозвоночными;

17) между рыбами и земноводными;

18) между пресмыкающимися, птицами и млекопитающими.

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

19) между рыбами и земноводными?

20) между пресмыкающимися и птицами;

21) между пресмыкающимися и папоротникообразными;

22) между водорослями и папоротникообразными.

ОТВЕТЫ: 1-Т, 2-Х, 3-Щ, 4-Х, 5-Т, 6-Щ, 7-Р, 8-П, 9-Р, 10-Ф, 11-У, 12-С, 13-С, 14 –С, 15-С, 16-К, 17-И,

18-Б, 19-Ж, 20-Г, 21-Л, 22-Н