Apa yang dimaksud dengan homologi dalam biologi? (dengan contoh)

Sebuah homologi adalah struktur, organ, atau proses di dua individu yang dapat ditelusuri kembali ke asal mula yang sama. Korespondensi tidak harus identik, strukturnya dapat dimodifikasi di setiap garis keturunan yang dipelajari. Misalnya, anggota vertebrata homolog satu sama lain, karena strukturnya dapat ditelusuri kembali ke nenek moyang yang sama dari kelompok ini.

Homologi merupakan dasar untuk biologi komparatif. Ini dapat dipelajari pada tingkat yang berbeda, termasuk molekul, gen, sel, organ, perilaku, dan sebagainya. Oleh karena itu, ini adalah konsep penting dalam berbagai bidang biologi.

Sumber: олков адислав Петрович (Vladlen666); terjemahan oleh Angelito7 [CC0], melalui Wikimedia Commons

Indeks artikel

Perspektif sejarah

Homologi adalah konsep yang telah dikaitkan dengan klasifikasi dan studi morfologi sepanjang sejarah dan akarnya ditemukan dalam anatomi komparatif. Itu sudah menjadi fenomena yang dipikirkan oleh para pemikir seperti Aristoteles, yang akrab dengan struktur serupa pada hewan yang berbeda.

Belon, pada tahun 1555, menerbitkan sebuah karya yang mewakili serangkaian perbandingan antara kerangka burung dan mamalia.

Untuk Geoffroy Saint-Hilaire, ada bentuk atau komposisi dalam struktur yang dapat berbeda dalam organisme, tetapi masih ada keteguhan tertentu dalam hubungan dan hubungan dengan struktur yang berdekatan. Namun, Saint-Hilaire menggambarkan proses ini sebagai analog.

Meskipun istilah tersebut memiliki pendahulunya, secara historis itu dikaitkan dengan ahli zoologi Richard Owen, yang mendefinisikannya sebagai: “organ yang sama pada hewan yang berbeda di bawah setiap variasi bentuk dan fungsi.”

Owen percaya pada kekekalan spesies, tetapi merasa bahwa korespondensi antara struktur organisme membutuhkan penjelasan. Dari sudut pandang pra-Darwin dan anti-evolusi, Owen memfokuskan konsepnya pada “arketipe” – semacam skema atau rencana yang diikuti oleh kelompok hewan.

Apa itu homologi?

Saat ini, istilah homologi didefinisikan sebagai dua struktur, proses atau karakteristik yang memiliki nenek moyang yang sama. Artinya, struktur tersebut dapat ditelusuri kembali ke masa lalu dengan karakteristik yang sama pada nenek moyang yang sama.

Homologi serial

Homologi serial adalah kasus khusus homologi, di mana ada kesamaan antara bagian yang berurutan dan berulang dalam organisme yang sama (dua spesies atau dua individu tidak lagi dibandingkan).

Contoh khas dari homologi serial adalah rantai vertebra di tulang belakang vertebrata, lengkungan branchial berturut-turut, dan segmen otot yang berjalan di sepanjang tubuh.

Homologi molekul

Pada tingkat molekuler, kita juga dapat menemukan homologi. Yang paling jelas adalah adanya kode genetik umum untuk semua organisme hidup.

Tidak ada alasan mengapa asam amino tertentu terkait dengan kodon tertentu, karena itu adalah pilihan yang sewenang-wenang – dengan cara yang sama seperti bahasa manusia yang sewenang-wenang. Tidak ada alasan mengapa “kursi” disebut demikian, tetapi kita melakukannya karena kita mempelajarinya dari seseorang, nenek moyang kita. Hal yang sama berlaku untuk kode.

Alasan paling logis mengapa semua organisme berbagi kode genetik adalah karena nenek moyang yang sama dari bentuk-bentuk ini menggunakan sistem yang sama.

Hal yang sama terjadi dengan sejumlah jalur metabolisme yang ada di berbagai organisme, seperti glikolisis, misalnya.

Homologi mendalam

Munculnya biologi molekuler dan kemampuan untuk mengurutkan, memberi jalan bagi munculnya istilah baru: homologi yang dalam. Penemuan ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa meskipun dua organisme berbeda dalam hal morfologi mereka, mereka dapat berbagi pola regulasi genetik.

Dengan demikian, homologi yang dalam membawa perspektif baru pada evolusi morfologis. Istilah ini pertama kali digunakan dalam sebuah artikel berpengaruh di jurnal bergengsi Nature berjudul: Fossils, gen and the evolution of animal limbs.

Shubin et al., Penulis artikel, mendefinisikannya sebagai “keberadaan jalur genetik yang terlibat dalam regulasi yang digunakan untuk membangun karakteristik pada hewan yang berbeda dalam hal morfologi dan jauh secara filogenetik”. Dengan kata lain, homologi yang dalam dapat ditemukan dalam struktur analog.

Gen Pax6 memainkan peran yang sangat diperlukan dalam generasi penglihatan pada moluska, serangga dan vertebrata. Gen Hox, di sisi lain, penting untuk konstruksi tungkai pada ikan dan tungkai tetrapoda. Keduanya adalah contoh dari homologi yang dalam.

Sumber: Washington NL, Haendel MA, Mungall CJ, Ashburner M, Westerfield M, Lewis SE. [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], melalui Wikimedia Commons

Sumber: PhiLiP [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Analogi dan homoplasia

Bila ingin mempelajari kesamaan antara dua proses atau struktur, dapat dilakukan dari segi fungsi dan tampilan, dan tidak hanya mengikuti kriteria nenek moyang yang sama.

Dengan demikian, ada dua istilah terkait: analogi yang menggambarkan karakteristik dengan fungsi yang sama dan mungkin atau mungkin tidak memiliki nenek moyang yang sama.

Di sisi lain, homoplasia mengacu pada struktur yang hanya terlihat sama. Meskipun istilah-istilah ini berasal dari abad ke-19, mereka mendapatkan popularitas dengan munculnya ide-ide evolusioner.

Misalnya, sayap kupu-kupu dan burung memiliki fungsi yang sama: terbang. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa mereka adalah analog, namun kita tidak dapat melacak asal-usul mereka ke nenek moyang yang sama dengan sayap. Untuk alasan ini, mereka bukan struktur homolog.

Hal yang sama berlaku untuk sayap kelelawar dan burung. Namun, tulang yang mereka bentuk adalah homolog satu sama lain, karena kita dapat melacak asal usul yang sama dari garis keturunan ini yang memiliki pola tulang tungkai atas: humerus, kubik, radius, falang, dll. Perhatikan bahwa persyaratan tidak saling eksklusif.

Homoplasia dapat tercermin dalam struktur serupa, seperti sirip lumba-lumba dan sirip kura-kura.

Sumber: John Romanes (1848-1894) [Domain publik, Domain publik, atau Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Pentingnya dalam evolusi

Homologi adalah konsep kunci dalam biologi evolusioner, karena hanya itu yang cukup mencerminkan nenek moyang organisme yang sama.

Jika kita ingin merekonstruksi filogeni untuk membangun hubungan kekerabatan, nenek moyang dan keturunan dari dua spesies, dan karena kesalahan kita menggunakan karakteristik yang hanya berbagi bentuk dan fungsi, kita akan mencapai kesimpulan yang salah.

Misalnya, jika kita ingin menentukan hubungan antara kelelawar, burung, dan lumba-lumba dan secara keliru menggunakan sayap sebagai karakter homolog, kita akan sampai pada kesimpulan bahwa kelelawar dan burung lebih berkerabat satu sama lain daripada kelelawar dengan lumba-lumba.

Secara apriori kita tahu bahwa hubungan ini tidak benar, karena kita tahu bahwa kelelawar dan lumba-lumba adalah mamalia dan lebih berkerabat satu sama lain daripada satu kelompok dengan burung. Oleh karena itu, kita harus menggunakan karakter homolog, seperti kelenjar susu, tiga tulang kecil telinga tengah, dan lain-lain.

Referensi

  1. Balai, BK (Red.). (2012). Homologi: Dasar hierarki biologi komparatif . Pers Akademik.
  2. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi . McGraw-Hill.
  3. Lickliter, R., & Bahrick, LE (2012). Konsep homologi sebagai dasar untuk mengevaluasi mekanisme perkembangan: mengeksplorasi perhatian selektif di seluruh rentang kehidupan. Psikobiologi perkembangan , 55 (1), 76-83.
  4. Rosenfield, I., Ziff, E., & Van Loon, B. (2011). DNA: Panduan Grafis untuk Molekul yang Mengguncang Dunia . Pers Universitas Columbia.
  5. Scharff, C., & Petri, J. (2011). Evo-devo, homologi mendalam dan FoxP2: implikasi untuk evolusi bicara dan bahasa. Transaksi filosofis dari Royal Society of London. Seri B, Ilmu biologi , 366 (1574), 2124-40.
  6. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (1997). Fosil, gen, dan evolusi anggota tubuh hewan. Alam , 388 (6643), 639.
  7. Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Homologi yang dalam dan asal mula kebaruan evolusioner. Alam , 457 (7231), 818.
  8. Soler, M. (2002). Evolusi: dasar Biologi . Proyek Selatan.