Omologia (biologia)

Omologia vs. analogia

Secondo Russell, dobbiamo a Richard Owen la prima chiara distinzione tra organi omologhi e analoghi. Le definizioni di Owen erano:

Analogo: una parte o un organo in un animale che ha la stessa funzione di un'altra parte o organo in un animale diverso.

Omologo: lo stesso organo in diversi animali sotto ogni varietà di forma e funzione.

La distinzione è resa chiara da esempi come gli ossicini dell'orecchio dei mammiferi. Queste piccole ossa, nel corso di diverse centinaia di milioni di anni di evoluzione, si sono fatte strada dalle coperture delle branchie dei pesci alle ossa della mascella posteriore dei sinapsidi fino alla loro posizione attuale nell'orecchio dei mammiferi. Il record fossile ne è la prova, e anche l'embriologia. Mentre l'embrione si sviluppa, la cartilagine si indurisce per formare l'osso. Più tardi nello sviluppo, piccole strutture ossee si staccano dalla mascella e migrano verso l'area interna dell'orecchio. Gli ossicini dell'orecchio sono omologhi alle ossa della mascella e alle coperture delle branchie, ma non analoghi.

Questa storia piuttosto straordinaria fu proposta per la prima volta nel 1818 da Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, che osservò i pesci e cercò di scoprire le omologie delle loro ossa con quelle dei vertebrati terrestri.

Livello di analisi

Un tratto può essere sia omologo che analogo, a seconda del livello al quale il tratto viene esaminato. Per esempio, le ali degli uccelli e dei pipistrelli sono omologhe come avambracci nei tetrapodi. Tuttavia, non sono omologhi come ali, perché l'organo fungeva da avambraccio (non da ala) nell'ultimo antenato comune dei tetrapodi.

Per definizione, qualsiasi tratto omologo definisce un clade, un taxon monofiletico in cui tutti i membri hanno il tratto (o lo hanno perso secondariamente) e tutti i non membri ne sono privi.

Le ali degli pterosauri (1), dei pipistrelli (2) e degli uccelli (3) sono analoghe come ali, ma omologhe come avambracci.

Termini correlati

Termini cladistici

• Omoplasia: si è evoluta indipendentemente, ma dalla stessa struttura ancestrale.
• Plesiomorfia: presente in un antenato comune ma secondariamente perso in alcuni dei suoi discendenti.
• Sinapomorfia: presente in un antenato e in tutti i suoi discendenti.

Sequenze di geni

Le sequenze conservate di DNA, RNA e proteine possono essere utilizzate per decidere le omologie tra gli organismi.

• Ortologia: geni o sequenze di DNA che sono simili perché provengono da un antenato comune. Sono stati originariamente separati da un evento di speciazione. Gli ortologhi (geni ortologhi) sono geni in specie diverse che si sono originati per discendenza verticale da un singolo gene dell'ultimo antenato comune. Il termine "ortologo" è stato coniato nel 1970 da Walter Fitch.

• Paralogia: quando un gene è duplicato per occupare due posti diversi nello stesso genoma, le due copie sono paraloghe. I geni paraloghi spesso appartengono alla stessa specie, ma questo non è necessario: per esempio, il gene dell'emoglobina degli umani e il gene della mioglobina degli scimpanzé sono paraloghi. I paraloghi hanno tipicamente la stessa o simile funzione, ma a volte non è così. Almeno una delle copie sarà sottoposta a una minore pressione di selezione, e può mutare e acquisire una nuova funzione.

• Xenologia: Omologhi risultanti dal trasferimento genico orizzontale tra due organismi. Gli xenologi possono avere funzioni diverse, se il nuovo ambiente è molto diverso per il gene che si sposta orizzontalmente. In generale, però, gli xenologi hanno tipicamente una funzione simile in entrambi gli organismi.

Omologia profonda

Nella biologia evolutiva dello sviluppo, il concetto di omologia profonda è usato per descrivere i casi in cui la crescita e la differenziazione sono controllate da meccanismi genetici che sono omologhi e profondamente conservati in una vasta gamma di specie. Esempi da manuale comuni ai metazoi includono i geni omeotici che controllano la differenziazione lungo il corpo, e i geni pax (specialmente PAX6) coinvolti nello sviluppo dell'occhio e di altri organi sensoriali.

Un algoritmo identifica moduli genetici profondamente omologhi in organismi unicellulari, piante e animali non umani sulla base di fenotipi (come tratti e difetti di sviluppo). La tecnica allinea i fenotipi tra gli organismi in base all'omologia dei geni coinvolti nei fenotipi.