Kann mir jemand bei analoge Organe usw. helfen?
Hallo,
unzwar schreibe ich morgen einen Biotest und muss auch die vier Begriffe (homologe Organe, analoge Organe, Konvergenz und redimentäre Organe) wissen. Könnte die mir jemand bitte kurzverfassen? Das wäre eine große Hilfe für mich.
Danke im Voraus!
2 Antworten
Moin,
erklären kann ich dir das schon, aber ich bezweifle, dass ich es "kurz" schaffe... Vielleicht interessiert es dich trotzdem.
Homologie bedeutet, dass eine betrachtete Struktur bei zwei Lebewesen auf eine gemeinsame (möglicherweise jedoch später veränderte) Erbinformation zurückgeht. Da sie also auf eine gemeinsame Erbinformation zurückgeführt werden kann, ist sie ein Hinweis auf eine (mehr oder weniger nahe) Verwandtschaft.
Beispiel: Vogelflügel und Arm des Menschen.
Zunächst käme man nicht zwingend auf die Idee, dass diese beiden Strukturen zueinander homolog sein könnten. Der Vogelflügel dient dem Fliegen, der Arm des Menschen dient dem Klettern, Ergreifen und Festhalten.
ABER: Es gibt zwei (bis drei) Kriterien, die zeigen, dass diese in ihrer Funktion völlig verschiedenen Extremitäten dennoch auf eine gemeinsame Wurzel zurück gehen. Beide Extremitäten befinden sich im "Gefügesystem" (also im Körperbau) an gleicher Stelle; sie gehen beide im Skelett vom Schultergelenk ab. Das erfüllt das sogenannte "Lagekriterium" und ist ein Hinweis auf Homologie.
Darüber hinaus haben beide ein Knochengerüst, das in vielen Einzelheiten erstaunlich ähnlich ist: beide haben einen einzelnen oberen Knochen ("Oberarmknochen"), an den sich nach einem Gelenk ein Knochenpaar anschließt ("Elle & Speiche"). Dann folgt wieder ein Gelenk und ein Haufen kleinerer Knöchelchen ("Handwurzelknochen"), an die sich schließlich mehr oder weniger viele mehrteilige "Fingerknochen" anschließen (beim Menschen fünf, beim Vogel nur noch einer). Diese hochgradige Übereinstimmung im Aufbau erfüllt das Kriterium der spezifischen Qualität (Qualitätskriterium). Es ist dabei die grundsätzliche Überlegung, dass es unwahrscheinlich ist, dass so hochkomplexe Strukturen mehrfach unabhängig voneinander entwickelt wurden.
Wenn du dann noch lange genug suchst, könnte es gut sein, dass du auch noch (fossile) andere Lebewesen findest, in deren Skelett du nachvollziehen kannst, wie sich der einfachere Vogelflügel schrittweise aus dem ursprünglicheren Aufbau des Menschenarms entwickelt haben könnte ("Regressionsreihe"). Vielleicht gibt (oder gab) es Arten, die nur noch vier Finger, andere, die nur noch drei Finger und noch einmal andere, die nur noch zwei Finger haben (oder hatten). Solche "organischen Reihen" belegen zwar nicht zwingend eine Verwandtschaft, aber sie zeigen, wie sich eine Umwandlung einer Struktur vollzogen haben könnte. Sind die Arten dann auch noch miteinander verwandt, kannst du das letzte der Homologiekriterien anwenden, nämlich das der Stetigkeit (lassen sich kontinuierliche Übergänge von einer Struktur in eine andere finden, sind die betrachteten Strukturen zueinander homolog, selbst wenn sie völlig unähnlich sind oder völlig andere Funktionen haben).
Fazit:
• Homologe Strukturen gehen auf gemeinsame Erbinformationen zurück.
• Sie sind deshalb ein Hinweis für Verwandtschaft
• Sie erfüllen Homologiekriterien (Lagekriterium, Qualitätskriterium oder Steigkeitskriterium; ein Kriterium reicht, aber je mehr anzuwenden sind, desto sicherer wird die Homologie).
Von Analogie spricht man, wenn eine betrachtete Struktur bei zwei Lebewesen so ähnlich ist, dass man vermuten könnte, dass die beiden betrachteten Arten miteinander verwandt sind, das aber in Wirklichkeit gar nicht stimmt. Dann hat in der Regel eine ähnliche Funktion der Struktur dazu geführt, dass die "Natur eine ähnliche (gleiche) Lösung für das Aussehen und Funktionieren der Struktur gefunden hat" (das ist jetzt ein bisschen salopp formuliert; eine bessere Formulierung wäre wohl, dass sich durch den gleichen Anspruch an den Gebrauch einer Struktur in den beiden Arten unabhängig voneinander ein bestimmtes Aussehen der Struktur entwickelte, so dass die Struktur am Ende bei beiden Arten überaus ähnlich (gleich) ausgebildet wird.
Da die betrachtete Struktur nicht auf eine gemeinsame Erbinformation zurückgeführt werden kann, zeigt eine Analogie natürlich auch keine (nähere) Verwandtschaft an.
Beispiel: Becherauge von Säugetieren und Sepia (eine Tintenfischgruppe)
Die beiden Augen sind im Aufbau und in der Funktion so verblüffend ähnlich, dass man leicht auf die Idee kommen könnte, dass hier eine gleiche Erbinformation dahinterstecken könnte. Beide haben zum Beispiel folgende Strukturmerkmale: Lid, Iris, Pupille, Linse, durchsichtige Hornhaut, Netzhaut, Sehnerv (was gut zum Qualitätskriterium passen würde).
ABER: Diese Form des Becherauges hat unter den Weichtieren (Mollusken) nur die Gattung Sepia. Weder andere Tintenfische noch andere Weichtiere wie Muscheln, Schnecken... besitzen solch ein Auge. Auch unter den Wirbeltieren haben zum Beispiel Fische ganz anders gebaute Augen. Wenn man nun behaupten würde, dass die Erbinformationen, die zur Ausbildung dieser Augenform führen, wären bei Säugetieren und Weichtieren die gleichen, dann würde man damit auch behaupten, dass die Wirbeltiere und die Weichtiere einen gemeinsamen Vorfahren hatten, der bereits dieses (oder doch zumindest ein sehr ähnliches) Auge besessen hat. Und dann müsste man weiter annehmen, dass alle Gruppen innerhalb der Weichtiere (und auch der Wirbeltiere wie Fische, Amphibien...), die dieses Auge heute nicht mehr haben, die Struktur nachträglich in ihrer Entwicklung wieder aufgegeben haben. Das wäre eine evolutiv "sehr teure" Annahme. Da ist es viel einfacher anzunehmen, dass die Gattung Sepia unter den Weichtieren analog (also unabhängig zu den Säugetieren) solch ein ähnliches Auge entwickelte. Aber wenn das analog passierte, ist die Verwandtschaft vom Tisch!
Fazit:
• Analoge Strukturen haben Ähnlichkeiten, die aufgrund von gleichem Gebrauch oder gleicher Lebensweise entstanden sind.
• Sie gehen nicht auf eine gemeinsame Erbinformation zurück und zeigen daher auch keine Verwandtschaft an.
Mit Konvergenz bezeichnet man Analogien, die so weitgehend sind, dass sie zum Beispiel den ganzen Körperbau betreffen.
Der Begriff ist aus evolutionsbiologischer Sicht etwas unglücklich, weil er impliziert, dass es für gewisse Strukturen oder Lebensweisen eine (beste) Lösung gibt, auf die die Entwicklung verschiedener Arten konvergent zusteuert. Das wirkt so, als wenn es ein (vorgegebenes) Ziel gäbe, zu dem alle kommen wollen ("intelligent Design" lässt grüßen). Es ist aber (wie oben bereits angedeutet) besser, wenn man es so ausdrückt, dass Lebensformen gewisse Ansprüche haben, für deren Bewältigung sie u.a. körperliche Strukturen entwickeln, die geeignet sind, die Ansprüche erfüllen zu können. Dabei kommt es dann vor, dass sich gewisse Strukturausbildungen so gut bewähren, dass sie von verschiedenen Lebensformen unabhängig voneinander entwickelt werden. Das kann dann nachträglich betrachtet so wirken, als würde eine auf ein Ziel ausgerichtete (konvergente) Entwicklung stattgefunden haben.
Beispiel: "Fischform" von verschiedenen Wasserbewohnern. Wenn du dir die Körperform vom Hai (Knorpelfisch), vom Schwertfisch (Knochenfisch), vom Ichthiosauria (†) (ein "Reptil") und vom Delphin anschaust, dann haben diese unterschiedlichen Wirbeltierklassen alle eine überaus ähnliche Körperform (eben die "Fischform"): spindelförmiger Körper mit diversen Flossen. Diese Form hat sich unabhängig voneinander (analog) entwickelt, weil sie für das Leben im Wasser besonders geeignet ist (wenn man schnell schwimmen will). Würdest du stattdessen davon ausgehen wollen, dass die Fischform bei allen genannten Gruppen auf einer Homologie beruht, dann bekommst du schnell wieder Erklärungsnöte, denn dann müssten alle genannten Wirbeltiere auf einen Vorfahren zurückgehen, der die "Fischform-Gene" bereits besaß. Aber dann müssten auch alle anderen Formen innerhalb der Wirbeltiere, die diese Form nicht besitzen, dieses Erbgut nachträglich wieder aufgegeben haben. Ein weiteres Gegenargument wäre noch, dass der Delphin eine waagerecht gestellte Schwanzflosse hat (während bei allen anderen Genannten die Schwanzflosse senkrecht steht)...
Fazit:
• Konvergenz ist eine hochgradige Übereinstimmung im Körperbau, die aber nicht durch gemeinsame Gene, sondern durch einen sehr ähnlichen Selektionsdruck durch eine gleiche Lebensweise in einer vergleichbaren Umwelt hervorgerufen wird.
• Konvergenz ist also auch nicht geeignet, um damit eine (nähere) Verwandtschaft zu begründen.
Rudimentäre Strukturen sind solche, die ihre ursprünglche Funktion verloren haben. Sie haben entweder (für uns) keine erkennbare Funktion oder eine völlig neue.
Rudimente sind allerdings wichtige Indizien für verwandtschaftliche Beziehungen, denn sie zeigen, dass die Lebensformen, die sie besitzen, mit anderen Lebensformen, die noch eine voll funktionsfähige Version der Struktur haben, verbunden sind.
Beispiel: Das Beckenrudiment der Buckelwale.
Wale leben im Wasser. Dort ist eine "Fischform" sehr gefragt (siehe oben). Für die stromlinienförmige Fischform sind lange Hinterbeine eher kontraproduktiv. Darum "benötigen" Wale keine Hinterbeine. Sie haben sie daher "aufgegeben". Aber in ihrem Körper haben Buckelwale zum Beispiel noch ein Knochenrudiment im Beckenbereich, an dem sogar noch Reste von einer Beinstruktur zu erkennen sind. Natürlich kann der Wal damit nichts mehr im Sinne von Laufen anfangen. Aber das Knochenrudiment dient als Ansatzstelle für Muskeln des Genitalapparates. Es hat also eine völlig neue Funktion. Seine Lage spricht jedoch dafür, dass es auf das Becken (und den davon abgehenden Beinextremitäten) anderer Säugetiere zurückgeführt werden kann. Das gilt umso mehr, als es fossile Übergangsformen ausgestorbener "Urwale" gibt, die an gleicher Stelle noch ein Becken mit "Minibeinchen" hatten. Demnach belegt selbst das Beckenrudiment der Buckelwale die nahe Verwandtschaft zu anderen Säugetieren.
So, ich bin am Ende der Ausführungen angekommen. Kurz ist es nicht geworden, aber ich hoffe dennoch, dass du es dir durchliest und etwas damit anfangen kannst...
LG von der Waterkant.
Analogie bezieht sich darauf, dass Organe nur strukturelle Änhlichkeiten aufweisen auf Grund gleicher Funktion oder Lebensweise, aber unabhängig von der phylogenetischen Entwicklung sind. Homologie ist halt, dass die Organe durch die phylogenetischen Entwicklung ähnlich sind.
Rudimente sind funktionslose, zurückgebildete Organe (beim Menschen z.B. die Restbehaarung oder das Steißbein). und eigentlich dachte ich konvergenz wäre etwa das Gleiche wie Analogie :/