Homologie

Um zu erforschen, ob Lebewesen miteinander verwandt sind, werden ihre Ähnlichkeiten verglichen. Daraus lässt sich dann entweder eine Homologie oder eine Analogie feststellen.

Was ist Homologie? Was ist Analogie? Was ist der Unterschied zwischen Homologie und Analogie? Was ist ein Beispiel für Homologie?

Schritt für Schritt erklärt dir simpleclub hier alles Wichtige dazu und zeigt dir das Ganze an ausführlichen Beispielen.

Homologie einfach erklärt

In der Evolutionsforschung sind die Begriffe Homologie und Analogie wichtig.
Man versucht anhand von Strukturen, wie Organen oder Gliedmaßen, Verbindungen und Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Lebewesen zu finden. Dadurch lässt sich ein gemeinsamer Ursprung feststellen und die Stammesgeschichte rekonstruieren.
Gemeinsam mit einigen anderen Methoden wird ein phylogenetischer Baum erstellt. Also quasi ein großer Stammbaum, der die rekonstruierten Verwandtschaftsverhältnisse zeigt.

Unter dem Begriff Homologie versteht man, generell gesagt, Ähnlichkeiten bei Lebewesen, die es aufgrund von gemeinsamer Abstammung gibt und somit auch aufgrund von gemeinsamer Erbinformation.

Dabei können sich diese ähnlichen Strukturen bei den verschiedenen Lebewesen durchaus auch unterschiedlich entwickeln und unterschiedliche Funktionen haben.
Der grundsätzlich sehr ähnliche Bauplan wäre dabei aber noch erkennbar. Das nennt sich eine divergente Entwicklung, genauer gesagt eine Entwicklung von einer gemeinsamen Grundform aus in verschiedene Richtungen.

Ein gutes Beispiel dafür sind die Gliedmaßen von Menschen, Hunden, Vögeln oder Walen. Sie besitzen trotz unterschiedlicher Funktionen einen gemeinsamen Bauplan.
Vergleicht man hier also Arm und Hand vom Menschen, die Beine vom Hund und Vogel und die Flosse vom Wal, sind Gemeinsamkeiten im Aufbau erkennbar und das, obwohl die Funktionen verschieden sind. Das sind nämlich beispielsweise greifen, laufen, hüpfen, an Zweigen festkrallen und schwimmen.

Homologie Definition

Homologie Kriterien

Manchmal kann es schwierig sein so eine Homologie zu erkennen. Deshalb gibt es drei Kriterien, die bei der Beurteilung helfen sollen.

Kriterium der Lage

Das erste Kriterium ist das Kriterium der Lage. Hierbei wird geschaut, ob eventuell homologe Organe die gleiche Lage in den Systemen einnehmen oder auch ob innerhalb der Organe die einzelnen ähnlichen Strukturen die gleiche Lage zueinander haben. Oft hat, aufgrund von unterschiedlichen Funktionen, eine Verschmelzung stattgefunden. Die Ähnlichkeit ist somit nicht immer so einfach zu erkennen. Dadurch ist die Lagebeziehung einzelner Teile zueinander umso wichtiger.

Beispiel Kriterium der Lage

Ein Beispiel für das Kriterium der Lage sind die Vorderextremitäten von Wirbeltieren. Die Lage der einzelnen Knochen ist hier immer gleich. Oberarmknochen, Unterarmknochen (Elle, Speiche), Handwurzelknochen, Mittelhandknochen und Fingerknochen.

Kriterium der Kontinuität

Das zweite Kriterium ist das Kriterium der Kontinuität.
Das bedeutet, dass homologe Organe oder Strukturen miteinander verknüpft sind. Diese Verknüpfung kann durch Übergangsformen oder Zwischenformen sein.
Es sollte also Beweise dafür geben, dass Strukturen einen gemeinsamen Ursprung haben, indem Zwischenformen irgendwo auftauchen, die zeigen, dass sich eine Struktur in eine andere umgewandelt haben kann oder dass Strukturen aus einer gemeinsamen Grundform entstanden sein können.
Damit wäre dann bewiesen, dass sich die Strukturen kontinuierlich verändert haben.
Man spricht hier von Entwicklungsreihen.

Wenn sich Entwicklungsreihen von einer einfachen zu einer komplizierten Form entwickeln, nennt man das Progressionsreihen. Wenn sich komplizierte Strukturen zu einfacheren Strukturen entwicklen, nennt man das Regressionsreihen.

Beispiele Kriterium der Kontinuität

Beispiele für das Kriterium der Kontinuität ist der Blutkreislauf von Fischen, Amphibien und Säugetieren. Dieser gehört zu den Progressionsreihen. Bei Fischen gibt es nur einen Kreislauf. Bei Säugetieren gibt es eine Trennung zwischen Körper- und Lugenkreislauf. Bei den Amphibien ist eine Zwischenform zwischen Säugetierkreislauf und Fischkreislauf erkennbar. Diese Trennung der Kreisläufe fand im Laufe der Evolution statt.

Zum Beispiel für Regressionsreihen gehört das schwach ausgeprägte Flügelskelett bei Laufvögeln. Es hat sich von einer komplizierten Form zu einer einfachen Form entwickelt.

Kriterium der speziellen Struktur

Das dritte und letzte Kriterium ist das Kriterium der speziellen Struktur oder der spezifischen Qualität.

Es bedeutet, dass Organe trotz unterschiedlicher Lage als homolog eingestuft werden können. Die Voraussetzung hierfür ist, dass sie in vielen einzelnen Merkmalen übereinstimmen.

Beispiel Kriterium der speziellen Struktur

Vergleicht man den Zahn eines Säugetiers mit der Schuppe eines Haifischs, haben sie auf den ersten Blick kaum etwas gemeinsam.
Schauen wir allerdings näher hin, erkennen wir, dass sie sowohl im Aufbau als auch im Material Gemeinsamkeiten haben.

Beide Strukturen besitzen innen einen Hohlraum und darüber befindet sich das Zahnbein. Außerdem ist die äußerste Schicht bei beiden der Zahnschmelz, auch bei der Schuppe.

Es ist also wichtig alle Kriterien zu beachten. Denn allein mit dem ersten Kriterium, nämlich dem der Lage, hätten wir eine Homologie der beiden wahrscheinlich sofort ausgeschlossen.

Homologie und Analogie

Die Analaogie ist quasi das Gegenteil der Homologie. Sie beruht nicht auf einem gemeinsamen Bauplan oder einer Verwandtschaft, sondern auf einer ähnlichen Funktion.

Organe, die eine gleiche Funktion, aber unterschiedliche Baupläne haben, nennt man deshalb analog.
Solche Analogien entstehen durch die Anpassung an Umweltbedingungen. Die Organe entwicklen sich also in eine ähnliche Richtung. So eine Entwicklung von einer unterschiedlichen Grundform hin zu einer gemeinsamen, wird als konvergent bezeichnet.

Ein einfaches Beispiel hierfür ist die Stromlinienform des Körpers bei Tieren, die im Wasser leben, zum beispiel Wale, Pinguine und Seelöwen.

All diese Tiere haben sich durch diese Körperform an die Umweltbedingungen im Wasser angepasst.
Sie stammen aber nicht alle vom gleichen, stromlinienförmigen Wesen ab und haben diese Form nicht von Beginn an geerbt und abgewandelt, wie es bei der Homologie der Fall wäre.
Stattdessen haben sie zum Teil Vorfahren, die auf dem Land oder in der Luft lebten und keine Stromlinienform hatten, und haben sich parallel voneinander durch äußere Umstände zu dieser Form entwickelt.
Deshalb sind sie analog und ihre Entwicklung ist konvergent.

Homologie Zusammenfassung

Du solltest dir die Begriffe Homologie, Divergenz, Analogie und Konvergenz merken.

Homologie beruht auf einem gemeinsamen Bauplan.
Die beiden Organismen und deren ähnliche Organe entwickelt sich hierbei divergent. Das bedeutet, sie entwickeln sich in verschiedenen Abwandlungen der Grundform.

Damit eine gemeinsame Herkunft bewiesen werden kann, muss eins von drei Homologiekriterien erfüllt sein. Die Kriterien sind das Kriterium der Lage, das Kriterium der Kontinuität und das Kriterium der speziellen Struktur.

Beim ersten Kriterium wird untersucht, ob homologe Organe die gleiche Lage in dem jeweiligen System haben, also zum Beispiel in dem Körper eines Lebewesens.

Das Kriterium der Kontinuität soll, wie der Name schon sagt, beweisen, dass sich Strukturen kontinuierlich verändert haben. Das geschieht, wenn Zwischenformen erkennbar sind, die quasi den Weg der Entwicklung zeigen.

Kriterium Nummer drei bezieht sich auf komplexere Organe und besagt, dass Gemeinsamkeiten umso wahrscheinlicher sind, desto detaillierter der Aufbau ist. Dann können Organe sogar als homolog bezeichnet werden, wenn sie nicht die gleiche Lage haben.

Analogie hingegen bezieht sich auf eine gemeinsame Funktion der Organe. Dabei spielt die Herkunft keine Rolle. Analogien resultieren oft aus der Anpassung an die Umweltbedingungen. Die Organe entwickeln sich außerdem konvergent, also in die gleiche Richtung, aber unabhängig voneinander.