La homología forma la base de la organización para la biología comparada.
Los órganos homólogos se pueden definir como los órganos de diferentes especies que tienen una estructura básica similar pero funciones diferentes.
Por ejemplo, las aletas de una ballena, las extremidades anteriores de una rana y el hombre tienen las mismas estructuras básicas, pero desempeñan diferentes funciones, por lo tanto, estos se llaman órganos homólogos.
La homología
En 1843 se definió la homología como: «el mismo órgano en diferentes animales bajo cualquier variedad de forma y función».
Los científicos habían notado que, dentro de un grupo de especies relacionadas, algunas estructuras compartían similitudes en la forma.
Por ejemplo, órganos tan diferentes como el ala de un murciélago, la aleta de un perro marino, la pata de un gato y la mano de un ser humano tienen una estructura subyacente común, con arreglos idénticos o muy similares de huesos y músculos.
Según razonamientos científicos se dice que debe haber un plan estructural común para todos los vertebrados, así como para cada clase de vertebrados. Llamó a este plan el arquetipo.
De igual manera se hizo distinción entre la homología de la analogía (también conocida como homoplasia), que se definió como una «parte u órgano en un animal que tiene la misma función que otra parte u órgano en un animal diferente»
Las estructuras homólogas son estructuras que se derivan de un ancestro común, es decir, tienen un ancestro evolutivo común. Esto no quiere decir que las estructuras homólogas tengan la misma función, por ejemplo, que la aleta de una ballena sea homóloga a un brazo humano.
Estas dos extremidades son superficialmente diferentes, pero su estructura esquelética interna es esencialmente la misma. Del mismo modo, las alas de un pájaro y las alas de un murciélago son estructuras homólogas.
Ejemplos de homologías
Las estructuras homólogas en los organismos modernos pueden mostrar aún menos similitud en la forma, pero aún es posible rastrear su desarrollo y usarlas como una medida de relación evolutiva.
- Los huesecillos de los tetrápodos son homólogos a los huesos en una mandíbula de pez.
- Homología en las alas de las aves y los murciélagos.
- Órganos vestigiales.
- Homología molecular.
El estribo, el yunque y el martillo de la oreja de los mamíferos son homólogos de partes de la mandíbula de los peces y los arcos branquiales.
Los primeros peces, como los antepasados de las lampreas y lampreas modernas, no tenían mandíbula. Sus agallas actuaron para filtrar las partículas de alimentos del agua. Estas branquias fueron apoyadas por una serie de arcos branquiales, formados por cartílago o hueso.
A medida que los primeros peces evolucionaron las mandíbulas, los arcos branquiales más cercanos a la boca fueron cooptados para actuar como huesos de la mandíbula.
El primer arco agrandado, llamado arco mandibular, se convirtió en la base de las mandíbulas superior e inferior. El segundo, o arco hioides, se extendía desde el hueso cuadrado (en la parte posterior del cráneo) hasta el ángulo de la mandíbula, y actuaba para sostener la mandíbula.
El arco hioides más tarde se convirtió en el hueso hiomandibular, que refuerza el hueso quadrate en peces óseos.
A medida que los tetrápodos evolucionaron de un grupo de peces con aletas lobulares, el hueso cuadrado se fusionó con el cráneo, lo que le dio una mordida más fuerte.
Esto significa que el hueso hiomandibular perdió su función de soportar la mandíbula. Sin embargo, su ubicación cerca del oído parece haber permitido que el hiomandibular transmita vibraciones al oído interno.
El hueso de los huesos hipo- mandibulares es homólogo al estribo o columela de la oreja de un reptil. (Los reptiles tienen un solo hueso, el estribo, para transmitir vibraciones al oído interno).
Un grupo de reptiles, los sinápsidos, evolucionó hasta convertirse en mamíferos. Entre la multitud de cambios que esto implicó fue el desarrollo de los otros dos huesos del oído interno de los mamíferos, el yunque y el martillo. Al igual que el estribo, estos dos huesos también se derivan de los huesos de la mandíbula.
En las sinapsis tempranas, dos huesos formaban la articulación entre las mandíbulas superior e inferior. El cuadrado era parte del cráneo, mientras que el hueso articular era parte de la mandíbula inferior.
Al igual que el hueso hiomandibular (el estribo) al que estaban conectados, estos dos huesos se hicieron progresivamente más pequeños y finalmente perdieron por completo su conexión con la mandíbula. Esta secuencia evolutiva se puede rastrear a través de una excelente serie de fósiles de transición.
Una vez separados de la mandíbula, estos tres huesos se convirtieron en los huesecillos del oído medio. El yunque es homólogo al hueso cuadrado, el martillo al hueso articular y el estribo al hueso hipodemandibular.
El cráneo de un mamífero tiene un área hinchada justo debajo y detrás de la articulación de la mandíbula. Esta es la bulla auditiva, que contiene los huesecillos.
La evolución de estas estructuras respalda la hipótesis de que los mamíferos primitivos eran activos por la noche (nocturnos), cuando hubieran dependido en gran medida de sus sentidos de oír, oler y tocar para encontrar comida y evitar ser atacados.
Homología en pájaros y murciélagos
Las aves y los murciélagos han desarrollado independientemente alas desde sus extremidades anteriores (un ejemplo de evolución convergente). Sin embargo, mientras que sus alas se ven superficialmente bastante diferentes, el examen de los huesos subyacentes revela que son homólogos.
La extremidad anterior del ave embrionaria comienza su desarrollo con la misma estructura que la de un embrión de mamífero. A medida que el ave se desarrolla, la extremidad anterior se vuelve cada vez más parecida a un ala y menos parecida a una pierna.
Muchos de los huesos de la mano se fusionan entre sí y algunos se pierden. Por el contrario, el murciélago retiene todos los huesos de su mano, pero estos son muy alargados.
Otro grupo de vertebrados voladores, los pterosaurios, tuvieron modificaciones similares del miembro anterior tetrápodo básico. Los tres organismos, reptil, mamífero y pájaro, tienen los mismos huesos de la parte superior e inferior del brazo, aunque sus proporciones son diferentes.
Sin embargo, los huesos de la mano que sostienen la superficie del ala son bastante diferentes. En un pterosaurio, la membrana del ala solo es soportada por el quinto dedo. Las plumas de vuelo primarias de un ave están montadas en el 2 ° dedo, mientras que en un murciélago, el 2 °, 3 °, 4 ° y 5 ° dedos soportan la membrana del ala.
Órganos vestigiales
Algunos organismos tienen estructuras u órganos sin función aparente o predecible.
Por ejemplo, algunas serpientes tienen rudimentos de una pelvis y extremidades posteriores, muchas aves no voladoras tienen restos, los humanos tienen un hueso de la cola que es completamente interno, y las ballenas aún tienen los restos de pelvis y huesos de los muslos.
Esas partes aparentemente sin función se llaman órganos vestigiales o estructuras vestigiales. Los órganos vestigiales a menudo son homólogos a órganos que son completamente funcionales en otras especies, por ejemplo, el hueso vestigial de la cola humana (o cóccix) es homólogo a la cola funcional de otros primates.
Muy a menudo, los órganos rudimentarios pueden detectarse en el embrión, pero se pierden más tarde durante el desarrollo, por ejemplo, los dientes en las mandíbulas superiores de los embriones de las ballenas o las hendiduras faríngeas en los embriones de todos los cordados pero desaparecidos en todas las formas adultas, aparte del pescado.
Las estructuras vestigiales son evidencia de la evolución: una especie con una forma vestigial de un órgano se relaciona con otras especies donde el órgano homólogo es completamente funcional.
Homología molecular
La historia evolutiva de una especie deja signos en su ADN y las proteínas que el ADN codifica. Dos especies que comparten una secuencia de base de ADN (y también la proteína específica codificada) probablemente tengan un ancestro común.
Por lo general, la secuencia de bases de ADN será ligeramente diferente entre los dos, ya que cada especie habrá acumulado diferentes mutaciones una vez que se hayan separado.
El número de mutaciones puede usarse para indicar qué tan estrechamente relacionadas están las especies. También se puede utilizar como una indicación de hace cuánto tiempo se convirtieron en especies separadas. De hecho, todas las especies comparten un código genético común.
Esto muestra que la selección natural reutiliza genes y estructuras que funcionaron bien en el pasado.
Todos los organismos vivos tienen sus instrucciones para reproducir y operar codificadas en un lenguaje químico usando cuatro bases, adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).
Las combinaciones de las bases especifican qué aminoácidos utiliza la célula para fabricar proteínas para su uso en funciones celulares. El hecho de que cada especie viva conlleva el mismo código genético indica un ancestro único común en algún momento del pasado distante.
Características de los órganos homólogos
Los órganos homólogos presentan las siguientes características:
- Se diferencian morfológicamente.
- Tienen una estructura interna similar.
- Se desarrollan en organismos relacionados.
- Las etapas en el desarrollo son similares.
- Realizan diferentes funciones.
- Tienen un patrón de desarrollo similar.
- Los órganos homólogos muestran radiación adaptativa (evolución divergente).
