Гомологичные и аналогичные органы

Posted on 17.04.2011 by Борис Садыков

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

В этой небольшой заметке, характеризующей появление у живых организмов в процессе эволюции так называемых гомологичных и аналогичных органов,  хотелось бы напомнить вам о двух  основных типах эволюционных изменений, которые были подробно  описаны еще Ч.Дарвиным.

Как репетитору ЕГЭ по биологии, мне кажется важным помнить о каких именно типах эволюционных преобразований  идет речь?

Это дивергентный и конвергентный типы преобразований организмов, приводящие к формированию надвидовых (макроэволюция) систематических единиц.

Дивергенция — это тип эволюционных изменений, основанный на постепенном расхождении тех или иных признаков организмов. Дивергенцией объясняется появление гомологичных органов, имеющих общее происхождение, но выполняющих, как правило, различные функции (пишу «как правило», потому что функции у гомологов могут быть как  различные, так и сходные).

Конвергенция — приобретение сходных признаков у не родственных организмов. Конвергенцией объясняется появление аналогичных органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции.

                      Почему приходится заострять на этом ваше внимание

Да все просто. Поскольку базовых понятий два (дивергенция и конвергенция), объясняющих появление в эволюции двух типов органов (гомологичных и аналогичных), то с вероятностью 50% они запоминаются неправильно.

Возможно, табличка из пособия Т.Л.Богдановой поможет кому-то не путать функции и пути образования

гомологичных и аналогичных органов в процессе макроэволюции. Но привожу эту табличку без изменений: именно в таком виде она объясняет почему у учащихся возникает так много путаницы при ответах на многочисленные тестовые задания по выявлению гомологичных и аналогичных органов.

Что неверного в этой таьблице? Первый и третий отличительные признаки «Происхождение» и «Путь образования» действительно подходят для сравнительной характеристики гомологичных и аналогичных органов.

А признак «Функция» является действительным всегда лишь для характеристики аналогичных органов, потому что гомологичными могут быть не только органы, выполняющие различные функции (как написано в таблице), но и сходные.

Например, ноги лошади и ноги человека — явно гомологичные органы, так как имеют общее происхождение, но и функция то у них тоже сходная.

Какой вывод следует сделать

Могу посоветовать всегда стараться  выделять что-то главное, а что-то второстепенное.

Ничего не запоминайте чисто механически, а выстраивайте в своей голове четкую логическую цепочку из приведенных фактов и следствий. Только тогда можно судить о том, что новый материал не просто запомнился, а именно усвоился.

Ниже приводятся 52 примера заданий из тестовых вариантов ЕГЭ на определение гомологичных и аналогичных органов, присланные мне преподавателем Владимиром Анатольевичем. Решил разместить их в этой статье. Все приводимые здесь примеры гомологичных органов — результат дивергентной эволюции, а примеры аналогичных органов — результат конвергенции.

Примеры заданий на гомологичные органы

  1. Крылья совы и крылья летучей мыши
  2. Ласты дельфина и ласты-крылья пингвина
  3. Конечности крота и конечности лошади
  4. Ласты китообразных и ластоногих
  5. Когти барсука и ногти обезьяны
  6. Киль летучей мыши и киль птицы
  7. Задние конечности кенгуру и задние конечности тушканчика
  8. Окраска крыльев бабочки павлиний глаз и бабочки крапивницы
  9. Ласты ихтиозавра и рука человека
  10. Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы
  11. Лепестки розы и листья капусты
  12. Листья паслена и усы гороха
  13. Видоизмененные листья: лепестки розы, усы гороха, иголки кактуса.
  14. Шишки ели и стробила хвоща
  15. Перистосложный лист гороха и прилистники-кувшинчики непентес
  16. Стеблевые чешуи хвоща и колючки барбариса
  17. Тычинки цветка мака и почечные чешуи
  18. Бутон цветка и почка
  19. Конечности позвоночных
  20. Гомологи передней конечности шимпанзе: 1) рука человека  2)  крыло птицы 3) ласт кита
  21. Колючки кактуса и усики гороха
  22. Ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука
  23. Корневище ландыша клубни картофеля
  24. Китовый ус и усы сома
  25. Чешуя змеи и перо птицы
  26. Ноги бабочки и ноги жука
  27. Когти кошки и ногти обезьяны
  28. Нос обезьяны и хобот слона
  29. Предплечье лягушки и курицы
  30. Волосы человека и шерсть собаки
  31. Зубы кошки и зубы акулы

Примеры заданий на аналогичные органы

  1. Конечности позвоночных животных и насекомых
  2. Крылья птиц и насекомых
  3. Глаза головоногих моллюсков и глаза позвоночных животных
  4. Роговые чешуи ящерицы и панцирь черепахи – аналоги
  5. Форма тела акулы и дельфина
  6. Передние конечности насекомого медведки и крота
  7. Шипы розы и иголки кактуса
  8. Листья и шипы
  9. Семена растений и споры мхов
  10. Усики клубники и воздушные корни
  11. Жабры рака и рыбы
  12. Роющие конечности крота и медведки
  13. Аналогами передней конечности шимпанзе являются: 1) хобот слона, 2) клешня рака, 3) щупальца осьминога, 4) ногощупальца скорпиона
  14. Колючки барбариса и колючки боярышника
  15. Хорда ланцетника и позвоночник человека
  16. Панцирь черепахи  и раковина улитки
  17. Легкие амфибии и легкие пауков
  18. Усы рака и усы сома
  19. Глаза осьминога и собаки
  20. Крылья летучей мыши и стрекозы
  21. Плавник кита и хвостовой плавник рака

Считаю совершенно неправильным, когда в тесты КИМов ЕГЭ  помещают задания на определение гомологов или аналогов, по которым в разных учебниках даются противоположные ответы.

***************************************

К данной статье было довольно много полезных комментариев, касающихся не четкости в критериях дивергентного и конвергентного путей образования гомологичных и аналогичных органов, которые я поместил в отдельную статью.

Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Г. Теория эволюции | аналогичные органывидыГомологичные органыдивергенцияживоеживые организмыконвергенцияобразование видоврасхождение признаковрепетитор биологии по Скайпурепетитор ЕГЭ по биологиисхождение признаковэволюция | 30 комментариев

Примеры аналогичных органов. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Рудименты — органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно.

Например, у кита — кости таза. У человека:

  • волосы на теле,
  • третье веко,
  • копчик,
  • мышца, двигающая ушную раковину,
  • аппендикс и слепая кишка,
  • зубы мудрости.

Атавизмы — органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека — волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы — это уродства, а рудименты есть у всех.

Гомологичные органы — внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции . (Дивергенция — процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.

Аналогичные органы — внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции . Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.

Конвергенция — процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:

  • водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
  • быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус).

1. Установите соответствие между примером эволюционного процесса и способами, которыми он достигается: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) передние конечности кошки и верхние конечности шимпанзе
Б) крыло птицы и ласты тюленя
В) щупальце осьминога и рука человека
Г) крыло пингвина и плавники акулы
Д) разные типы ротовых аппаратов у насекомых
Е) крыло бабочки и крыло летучей мыши

Ответ

2. Установите соответствие между примером и процессом макроэволюции, которую он иллюстрирует: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.

А) наличие крыльев у птиц и бабочек
Б) окраска шерсти у серой и черной крыс
В) жаберное дыхание у рыб и раков
Г) разная форма клювов у большой и хохлатой синиц
Д) наличие роющих конечностей у крота и медведки
Е) обтекаемая форма тела у рыб и дельфинов

Ответ

3. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) дивергенция, 2) конвергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) конечности пчелы и кузнечика
Б) ласты дельфина и крылья-ласты пингвина
В) крылья птицы и бабочки
Г) передние конечности крота и насекомого медведки
Д) конечности зайца и кошки
Е) глаза кальмара и собаки

Ответ

4. Установите соответствие между органами животных и эволюционными процессами, в результате которых эти органы сформировались: 1) конвергенция, 2) дивергенция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) конечности крота и зайца
Б) крылья бабочки и птицы
В) крылья орла и пингвина
Г) ногти человека и когти тигра
Д) жабры краба и рыбы

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие небольшого числа пальцев в конечности лошади и страуса служит примером
1) конвергенции
2) морфофизиологического прогресса
3) географической изоляции
4) экологической изоляции

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Пример рудиментарного органа у человека –
1) слепая кишка
2) многососковость
3) жаберные щели у эмбриона
4) волосяной покров головы

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К рудиментам относят
1) ушные мышцы человека
2) пояс задних конечностей кита
3) слаборазвитый волосяной покров на теле человека
4) жабры у эмбрионов наземных позвоночных
5) многососковость у человека
6) удлиненные клыки у хищников

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В результате какого эволюционного процесса водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) приобрели сходную форму тела
1) дивергенции
2) конвергенции
3) ароморфоза
4) дегенерации

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая пара водных позвоночных животных подтверждает возможность эволюции на основе конвергентного сходства?
1) синий кит и кашалот
2) голубая акула и дельфин афалина
3) морской котик и морской лев
4) европейский осетр и белуга

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Развитие различных по строению конечностей у млекопитающих, принадлежащих к разным отрядам, – это пример
1) ароморфоза
2) идиоадаптации
3) регенерации
4) конвергенции

Ответ

Рассмотрите рисунок с изображением крыльев у разных животных и определите: (А) как эволюционисты называют эти органы, (Б) к какой группе эволюционных доказательств относят эти органы и (В) в результате какого механизма эволюции они образовались.
1) гомологичные
2) эмбриологические
3) конвергенция
4) дивергенция
5) сравнительно-анатомические
6) аналогичные
7) движущая
8) палеонтологические

Ответ

Установите соответствие между примерами объектов и методами изучения эволюции, в которых используются эти примеры: 1) палеонтологический, 2) сравнительно-анатомический. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) колючки кактуса и колючки барбариса
Б) останки зверозубых ящеров
В) филогенетический ряд лошади
Г) многососковость у человека
Д) аппендикс у человека

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой признак у человека считают атавизмом?
1) хватательный рефлекс
2) наличие аппендикса в кишечнике
3) обильный волосяной покров
4) шестипалая конечность

Ответ

1. Установите соответствие между примером и типом органов: 1) Гомологичные органы 2) Аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Предплечье лягушки и курицы
Б) Ноги мыши и крылья летучей мыши
В) Крылья воробья и крылья саранчи
Г) Плавники кита и плавники рака
Д) Роющие конечности крота и медведки
Е) Волосы человека и шерсть собаки

Ответ

2. Установите соответствие между формами приспособленности организмов к среде обитания и органами, которые у них сформировались: 1) гомологичные, 2) аналогичные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) обтекаемая форма головы акулы и дельфина
Б) крыло совы и крыло летучей мыши
В) конечность лошади и конечность крота
Г) глаз человека и глаз осьминога
Д) плавники карпа и ласты морского котика

Ответ

Установите соответствие между характеристиками органов и сравнительно-анатомическими доказательствами эволюции: 1) гомологичные органы, 2) аналогичные органы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отсутствие генетического родства
Б) выполнение различных функций
В) единый план строения пятипалых конечностей
Г) развитие из одинаковых эмбриональных зачатков
Д) формирование в сходных условиях

Ответ

1. Установите соответствие между примером и признаком: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) зубы мудрости
Б) многососковость
В) мышцы, двигающие ушную раковину
Г) хвост
Д) сильно развитые клыки

Ответ

2. Установите соответствие между эволюционными признаками человека и их примерами: 1) рудимент, 2) атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) мышцы ушной раковины
Б) хвостовые позвонки
В) волосяной покров на лице
Г) наружный хвост
Д) червеобразный отросток слепой кишки

Ответ

3. Установите соответствие между особенностями строения организма человека и сравнительно-анатомическими доказательствами его эволюции: 1) атавизмы, 2) рудименты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) складки мигательной перепонки
Б) добавочные пары молочных желёз
В) сплошной волосяной покров на теле
Г) недоразвитые ушные мышцы
Д) аппендикс
Е) хвостовидный придаток

Ответ

4. Установите соответствие между структурами организма человека и свидетельствами эволюции: 1) рудимент, 2 атавизм. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) ушные мышцы
Б) аппендикс
В) копчиковые позвонки
Г) густой волосяной покров на всем теле
Д) многососковость
Е) остаток третьего века

Ответ


Рассмотрите рисунок с изображением обитателей вод разных классов позвоночных и определите, (А) какой способ эволюционного процесса иллюстрирует рисунок, (Б) в каких условиях протекает этот процесс и (В) к каким результатам приводит. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) гомологичные органы
2) конвергенция
3) происходит у родственных групп организмов, которые живут и развиваются в разнородных условиях среды
4) рудиментарные органы
5) происходит в одинаковых условиях существования животных, относящимся к разным систематическим группам, которые приобретают сходные черты строения
6) аналогичные органы
7) дивергенция

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К терминам эволюционного учения относят
1) дивергенция
2) мониторинг
3) естественный отбор
4) плазмида
5) панспермия

Ответ

Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых указаны сравнительно-анатомические методы изучения эволюции. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. (1) Аналогичные органы свидетельствуют о сходстве приспособлений к одинаковым условиям среды у разных организмов, возникающих в ходе эволюции. (2) Примером гомологичных органов являются передние конечности кита, крота, лошади. (3) Рудименты закладываются в эмбриогенезе, но полностью не развиваются. (4) Эмбрионы разных позвоночных в пределах типа имеют сходное строение. (5) В настоящее время составлены филогенетические ряды для слонов, носорогов.

Ответ

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

Современная биологическая наука имеет достаточно фактов, которые доказывают существование процесса эволюционных изменений живых организмов. Один из них — это гомологичные которых будут рассмотрены в нашей статье.

Доказательства эволюции

Органический мир нашей планеты просто поражает своим разнообразием. Все живые организмы настолько разные, что предположить факт единства их происхождения достаточно сложно. Однако этому есть целый ряд доказательств. В первую очередь — это сходство химического состава, а именно наличие молекул белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот. Все представители царств живой природы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

Эмбриональное развитие позвоночных

Эмбриологией называют науку о зародышевом развитии. Исследования ученых показали, что на ранних стадиях развития позвоночные практически не отличаются друг от друга. Хорда, нервная трубка, жаберные щели в глотке — все эти признаки есть и у птиц, и у рыб, и у человека. В ходе дальнейшего развития организмы разных классов претерпевают метаморфозы.

Морфологические доказательства эволюции

Одним из ведущих доказательств эволюционного процесса является сходство в строении различных частей организма. Этот признак и называется морфологическим. Ярким примером взаимосвязи между отдельными классами позвоночных является утконос. Данное животное по ряду признаков занимает промежуточное положение между рептилиями, птицами и млекопитающими. Соответственно, утконос имеет признаки представителей всех перечисленных классов.

К примеру, размножается это животное, откладывая яйца. При этом он выкармливает своих детенышей молоком, подобно млекопитающим. Плавательные перепонки на ногах, способ процеживания воды через клюв и уплощенный нос делают его похожим на птиц. А еще он вырабатывает яд, как многие рептилии.

Гомологичные и аналогичные органы

Некоторые органы животных и растений, несмотря на различные функции, имеют общее происхождение. К примеру, усики гороха прикрепляют растение к опоре, а шипы кактуса уменьшают интенсивность испарения воды. Но в обоих случаях эти структуры являются Такое явление имеет свое название — гомология органов.

А вот иглы барбариса и шипы малины имеют разное происхождение. В первом случае это боковые листья, а во втором — производные покровной ткани растения. Такие органы называются аналогичными. Широкие крылья орла и бабочки также имеют разное происхождение. Хотя на первый взгляд определить это достаточно сложно, поскольку все эти структуры обеспечивают полет. Но у птиц это видоизмененные передние конечности, покрытые перьями. А у насекомых крылья представляют выросты покровов. Конечности же у них расположены под телом и не участвуют в полете.

Гомологичные и аналогичные органы являются прямым свидетельством общности происхождения различных животных. А различия в особенностях их строения обусловлены приспособлением к разным средам обитания и образу жизни.

Какие органы называются гомологичными: примеры

Самым типичным примером гомологий являются передние конечности позвоночных. Ласты кита и дельфина, крылья птицы и летучей мыши, руки человека, лапы крота и крокодила выполняют разные функции. Но строение их сходно. Все это передние конечности хордовых позвоночных, состоящие из трех отделов: плеча, предплечья и кисти.

К гомологичным органам относятся также различных растений. Они обладают значительными отличиями во внешнем строении и функциях. Корневище ландыша имеет удлиненные междоузлия, клубень картофеля накапливает запас воды с питательными веществами, а донце репчатого лука является основой для прикрепления мясистых листьев. Однако все гомологичные органы, примеры которых мы рассмотрели, имеют типичное для Но и это еще не все!

Рассмотреть, какие органы называются гомологичными, можно также на примере Подземный орган растений также может существенно видоизменяться в разных условиях произрастания. Так, у брюквы и моркови главный корень утолщается, запасая питательные вещества. Такие культуры в первый год не дают семян. Осенью их надземные органы отмирают, а за счет подземного корнеплода растение переживает холодное время года. Такие видоизменения и есть ответ на вопрос о том, что представляют собой гомологичные органы. Примеры их — это также воздушные, дыхательные и цепляющиеся корни.

Рудименты и атавизмы

Морфологическими доказательствами эволюции являются также Это те части растений и животных, которые являются недоразвитыми. У человека это третье веко, второй ряд зубов, а также мышцы, которые двигают ушную раковину.

Признаками, противоположными рудиментам, являются атавизмы. Это проявление черт предков, не характерных для особей данного вида. В качестве примера можно привести развитие копчикового отдела позвоночника, многососковость, сплошной волосяной покров у человека. Если рассматривать животных, у них атавизмом является развитие задних конечностей у китов и змей.

Итак, гомологичные органы, примеры которых были рассмотрены в нашей статье, наряду с аналогиями, рудиментами и атавизмами являются морфологическими доказательствами процесса эволюции. Эти признаки проявляются как у животных, так и у растений. Гомологичными органами называют структуры, которые имеют общий план строения, но отличаются выполняемыми функциями. Наличие у человека перечисленных признаков доказывает его происхождение от животных в результате эволюционных преобразований.

Аналоги_Гомологи

Аналогичные органы/Конвергенция

Гомологичные органы/Дивергенция

результат Конвергенции

Аналогичные органы

    Крылья птиц — видоизменённые передние конечности, крылья насекомых — складки хитинового покрова

    Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб — образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных — выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых — система трубочек, развившихся из наружных покровов.

    Обтекаемая форма тела у водных млекопитающих — китов, дельфинов и у рыб.

    Усики винограда (образующиеся из побегов) и усики гороха (видоизменённые листья)

    Колючка барбариса обыкновенного возникает из листьев; колючка белой акации –из прилистников; В – колючка боярышника– из побега; – колючка ежевики– из коры

    Строение глаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков. У осьминога линза хрусталика приближается к сетчатке или удаляется от нее; его глаз наводится на фокус, как объектив фотоаппарата: У человека хрусталик жестко фиксирован, но может менять свою кривизну благодаря сокращению особых мышц. У человека, как и у всех позвоночных, глаза — выросты зачатка головного мозга, у осьминога они образовались из покровов тела.

    Жабры рыб (образованы из костей) и жабры ракообразных (образованы из наружного покрова)

    Легкие сухопутных позвоночных (выросты пищеварительной трубки) и трахеи насекомых (выросты покрова)

    Роющая конечность медведки и крота

10. Жабры личинок стрекоз и жабры рыб

результат Дивергенции

Гомологичные органы

    Строения скелета передней конечности представителей разных отрядов млекопитающих: финвала; гигантского броненосца; рыжей вечерницы; гориллы; крота; сивуча; лошади Пржевальского.

    Слуховые косточки среднего уха: костистые рыбы; пресмыкающееся; млекопитающие.

    Перистосложный лист — прилистники; усики гороха; кувшинчики непентеса; чешуйки на корневище; стеблевые чешуи хвоща; колючки барбариса, кактуса, шиповника; почечные чешуи, эти образования являются видоизменениями листовой пластинки. Постепенный переход от тычинок к лепесткам в цветке белой кувшинки.

    Стебель — корневища ландыша, касатика, пырея; клубень картофеля, луковицы лука, шипы боярышника.

    Скелет передней конечности позвоночных: рука человека, конечность кита, л ошади, летучей мыши, вымершего летающего ящера, грудной плавник рыбы, вымершего водного ящера.

    Зубы человека и млекопитающих похожи на хрящ акулы

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Если две формы не имеют сходства друг с другом, но связаны непрерывной последовательностью «переходных звеньев», то их можно признать гомологичными.

Прочие критерии

  1. 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.
  2. Признак развития. Гомологичные органы должны формироваться из одинаковых эмбрионов.
  3. 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.

В ходе эволюции органы животных и растений видоизменяются. Организмы приспосабливаются к условиям окружающей среды. Если два или несколько видов организмов обитают в сходной среде, то у таких видов могут возникнуть органы, сходные как по внешнему виду, так и по внутреннему строению. Такие структуры называются аналогичными органами.

Отличия от гомологичных образований

Гомологичные органы имеют общее происхождение. Какие органы называются аналогичными? Аналогичные структуры, напротив, происходят из совершенно разных частей организмов животных или растений. То есть, их зародышевые источники различны. Однако такие органы — результат приспособления к сходным условиям среды. Это отличает аналогичные органы от гомологичных, которые являются результатом приспособления к различным условиям. Внешне они иногда сильно отличаются у видов организмов.

Функции аналогичных органов всегда одинаковы. Виды, которые имеют такие сходные по функционированию органы, всегда не родственны друг другу.

Типы органов, сходных по внешнему виду и функционированию

Аналогичные органы у животных и растений ученые делят на два типа:

  1. Конвергентные.
  2. Конфлюэнтные.

Конвергентные органы менее похожи друг на друга, чем конфлюэнтные. Они не имеют сходства узкоспециальных черт. Конфлюэнцию можно обнаружить, только тщательно исследовав происхождение животных. Если происхождение различно, а органы имеют сходство на гистологическом уровне, то такие образования являются конфлюэнтными.

Пример конфлюэнтного сходства

Трахеи насекомых и трахеи паукообразных — эти образования одинаковы на тканевом уровне. Так сформировал структуры, служащие для дыхания, эволюционный процесс.

Пример конвергенции в эволюции

Крылья птиц и крылья бабочек. Такие образования различны на уровне тканей. Однако эти аналогичные органы имеют одинаковую функцию: служат для обеспечения возможности полета. Именно поэтому они выглядят несколько сходно: широкая и плоская поверхность необходима для удержания тела в воздушном пространстве.

Другие примеры аналогичных органов

Примеры в царстве растений


Таким образом, аналогичные органы — это структуры организмов, сходные внешне и по внутреннему строению, а также выполняющие одинаковые функции. Однако такие структуры не происходят от общего первоначального образования.

Гомологические и аналогичные структуры (видео)

Расшифровка

Привет, добро пожаловать в этот обзор гомологичных и аналогичных структур! Сегодня мы поговорим о свойствах этих структур, рассмотрев пару примеров и увидев, как каждое свойство применимо к организмам в реальной жизни. Давайте начнем!

Гомологические структуры

При сравнении гомологичных структур мы сравниваем анатомию одной части организма с другой и обнаруживаем, что они структурно схожи, но функционально могут различаться.

Примеры гомологичных структур

Давайте сравним пару четвероногих, в частности руку человека и руку кошки. И человеческая рука, и рука кошки имеют одну кость в верхней части руки, которую мы называем плечевой, за которой следуют две кости предплечья — лучевая на более медиальной стороне и локтевая на более латеральной стороне. Обе руки также имеют общую структуру запястья, за которой следует группа пястных костей и фаланг. Все эти структуры похожи; однако эти структуры не имеют одинаковой функции. Кошки — четвероногие, которые используют свои руки для ходьбы и, возможно, немного лазают и охотятся на уличных кошек. Люди, с другой стороны, используют свои руки и кисти для крупной моторики, такой как захват, объятие и подъем, а также для мелкой моторики, например, для использования инструментов или даже для общения.

Ласты кита и крыло летучей мыши также являются гомологичными структурами в том же смысле, что и рука человека и рука кошки с плечевой, лучевой и локтевой костями и так далее. Но «рука» кита на самом деле представляет собой ласты, которые он использует для плавания, а летучая мышь использует свое крыло для полета.

Что все это значит? Что ж, некоторые биологи-эволюционисты используют гомологичные структуры как доказательство дивергентной эволюции. Гипотеза состоит в том, что если две структуры имеют схожую морфологию, но используются для разных целей, то оба организма произошли от одного и того же происхождения или произошли от общего предка. Это можно дополнительно проверить, сравнив результаты секвенирования генов. На самом деле, если разобрать слово, приставка «гомо-» означает «тот же самый», относящийся к общему происхождению. Это может быть полезно запомнить.

Аналогичные структуры

Теперь давайте посмотрим на аналогичные структуры. Аналогичные структуры имеют различную морфологию, что означает, что они различны по структуре, но имеют сходную функцию. Давайте снова возьмем наше крыло летучей мыши и на этот раз сравним его с крылом бабочки и крылом птицы. Костная структура крыла летучей мыши ближе к костной структуре человеческой руки, чем к крылу птицы. Крылья птиц имеют одну плечевую кость, которая разветвляется на лучевую и локтевую кости, но у птиц на самом деле нет запястного комплекса или отдельных пястных костей или фаланг. Крылья бабочек вообще не имеют костей. Ясно, что эти структуры анатомически различны, но, что интересно, все они позволяют летать. Все они имеют разную морфологию, но выполняют сходную функцию. Это важно, потому что организмы с аналогичными структурами, вероятно, не имеют общего общего предка, а произошли от разных источников. Вот почему аналогичные структуры иногда используются в качестве доказательства конвергентной эволюции. Это идея о том, что виды возникли независимо друг от друга и со временем стали более похожими друг на друга.

Другим примером аналогичных структур являются дельфины и акулы как целые виды. Хотя мы можем думать, что дельфины и акулы относительно похожи, их морфология говорит об обратном. Дельфины — млекопитающие, которые рождаются живыми и имеют плавники, структура которых аналогична человеческим рукам. Акулы — это рыбы, которые откладывают яйца и имеют плавники с другой структурой костей, чем у дельфинов и людей. Дельфины используют эхолокацию для охоты и общения, в то время как акулы обострили обоняние, чтобы вынюхивать кровь своей добычи. Какими бы разными ни были дельфины и акулы структурно и физиологически, в процессе эволюции они стали похожими по функциям. И дельфины, и акулы используют свои плавники для плавания, а их тела приспособлены к водной среде. На самом деле, вероятно, давление их общей среды подтолкнуло их к такого рода конвергентной эволюции.

Хорошо, теперь, когда мы рассмотрели различия между гомологичными и аналогичными структурами, давайте рассмотрим пару контрольных вопросов.

1. Верно или неверно: структуры, имеющие различную морфологию, но схожие функции, являются гомологичными.

 

2. Верно или неверно: Организмы с аналогичными структурами не произошли от общих предков.

 

Это все для этого обзора! Спасибо за просмотр и удачной учебы!

 

Вернуться к видео по биологии

Примеры гомологичной структуры у разных организмов

Что такое гомологичная структура? Это пример органа или кости с похожими анатомическими особенностями, обнаруженными у разных животных. Эти структуры подтверждают идею о том, что разные животные произошли от общего предка и служат доказательством эволюции.

Другими словами, эти примеры гомологии возникают, когда очень разные животные имеют кости или другие структуры, которые кажутся очень похожими по форме, но не по функциям. Это означает, что, несмотря на их внешние различия, животные с гомологичным строением так или иначе связаны между собой.

Гомологические структуры, общие для людей и животных

Вот несколько примеров гомологичных структур, общих для людей и других существ из животного мира.

  • Ласты дельфина, крыло птицы, кошачья нога и рука человека считаются гомологичными структурами. В то время как человеческие существа имеют такие кости, как плечевая кость (верхняя часть руки), локтевая и лучевая кости (предплечье), запястные кости (кости запястья), пястные кости (кости рук) и фаланги (пальцы), эти черты выглядят как кости, похожие по форме на других. животные. Летучие мыши, киты и многие другие животные имеют очень похожие гомологичные структуры, что свидетельствует о том, что у всех этих существ был общий предок.
  • Копчик у человека назван так потому, что его структура гомологична началу хвоста многих животных, таких как обезьяны. Он известен как «рудиментарная структура», потому что это последний остаток того, что когда-то было хвостом. Эта структура служит доказательством наличия общего предка, у которого был бы хвост.
  • Все млекопитающие имеют сходную структуру позвонков. Например, несмотря на свой рост, у жирафа столько же шейных костей (семь), сколько у гигантского кита и крошечного человека.
  • У людей, собак и кошек одинаковый таз, структура которого гомологична рудиментарной паре костей змей. Эти кости у змей являются последними остатками таза, к которым не прикрепляются ноги.
  • Человеческие глаза гомологичны глазным луковицам, которые есть у слепых существ, живущих в пещерах, таких как пещерные рыбы, на голове.

Реклама

Другие примеры гомологичных структур в природе

Вы найдете общие черты в различных группах животных в дикой природе, будь то на суше, в море или в воздухе.

  • У всех моллюсков есть «нога», которую они используют для передвижения. Эта стопа гомологична, хотя сразу может показаться, что это не так. При ближайшем рассмотрении видно, что с точки зрения формы и функций брюхоногие моллюски (например, улитки), головоногие моллюски (например, кальмары) и двустворчатые моллюски (например, мидии) имеют общую гомологичную структуру.
  • Все организмы содержат гомологичные плазматические мембраны с так называемым фосфолипидным бислоем.