Skip to main content
Library homepage
 
Global

3.23: סימני אבולוציה: הומולוגיה והתכנסות

כאשר אנו משווים שני סוגים שונים של אורגניזמים אנו מוצאים לעתים קרובות תכונות דומות. על בסיס התיאוריה האבולוציונית, תכונות אלה יכולות להתעורר באמצעות אחד משני תהליכים: התכונה הייתה יכולה להיות קיימת באוכלוסיית האבות שהולידה את שני המינים או ששני המינים יכלו לפתח את גרסתם לתכונה באופן עצמאי. במקרה האחרון, התכונה לא הייתה קיימת באב הקדמון המשותף האחרון המשותף לאורגניזם. כאשר תכונה הייתה קיימת במין האבות נאמר שהיא תכונה הומולוגית. אם התכונה לא הייתה קיימת במין האבות אלא הופיעה באופן עצמאי בתוך שתי השושלות, היא ידועה כתכונה אנלוגית שהתעוררה באמצעות התכנסות אבולוציונית.

לדוגמה, שקול את התכונה של תלות בוויטמין C, שנמצאת בפרימטים של Haplorrhini ונדונה לעיל. בהתבסס על מספר שורות ראיות, אנו מסיקים כי האב הקדמון של כל הפרימטים של הפלוריני היה תלוי בוויטמין C וכי תלות בוויטמין C בפרימטים של הפלוריני היא תכונה הומולוגית. מצד שני, שרקנים (Cavia porcellus), שנמצאים בסדר רודנטיה, תלויים גם הם בוויטמין C, אך מכרסמים אחרים אינם. ההערכה היא כי האב הקדמון המשותף של הפרימטים והמכרסמים חי לפני יותר מ -80 מיליון שנה, כלומר הרבה לפני האב הקדמון המשותף של הלפוריני. בהתחשב בכך שמכרסמים אחרים אינם תלויים בוויטמין C, אנו יכולים להניח שהאב הקדמון המשותף לשושלות המכרסמים/הפרימטים היה בעצמו עצמאי בוויטמין C. אנו מסיקים כי תלות בוויטמין C בחזירי גינאה והלפורריני הן תכונות מקבילות.

כאשר אנו מסתכלים על תכונות, עלינו להסתכל בזהירות, מבנית ובתדירות גבוהה יותר ויותר במאה ה -21, מולקולרית (גנוטיפית) כדי לקבוע אם הן הומולוגיות או אנלוגיות - תוצאה של התכנסות אבולוציונית. שקול את החולייתנים המעופפים. הפיזיקה של הטיסה (והתנהגויות רבות אחרות שאורגניזמים מבצעים) הן קבועות. אורגניזמים בגודל דומה מתמודדים עם אותם אילוצים אווירודינמיים ותרמודינמיים. באופן כללי יש רק מספר מוגבל של פתרונות מעשיים פיזית להתמודדות עם אילוצים אלה. בתנאים אלה אוכלוסיות שונות הנמצאות בעמדה לנצל את יתרונות הטיסה, בסופו של דבר, בתהליך השונות והבחירה, יקבלו פתרונות דומים מבחינה מבנית. תהליך זה ידוע בשם אבולוציה מתכנסת. אבולוציה מתכנסת מתרחשת כאשר רק פתרונות מסוימים לבעיה מסוימת נגישים מבחינה אבולוציונית.

שקול את הכנף של פטרודקטיל, שהוא זוחל מעופף נכחד, ציפור ועטלף, יונק מעופף. אורגניזמים אלה הם כולם בעלי חוליות טטרפודים (ארבע רגליים) - לאב הקדמון המשותף שלהם היה גפה קדמית דומה מבחינה מבנית, כך שהגפיים הקדמיות שלהם הומולוגיות בעליל. לכן תהליכים אבולוציוניים (שימוש בגפה הקדמית לטיסה) החלו מנקודת התחלה דומה מבחינה מבנית. אבל רוב החולייתנים הטטרפודים אינם עפים, והגפיים הקדמיות הפכו מותאמות לתפקודים רבים ושונים. ניתוח של כנפי חוליות טטרפודים מצביע על כך שכל אחת מהן נקטה בגישה שונה במובהק ליצירת כנפיים. בפטרודקטיל, קרום הכנף נתמך על ידי האצבע החמישית של הגפה הקדמית, בציפור על ידי האצבע השנייה, ובעטלף, באצבעות 3, 4 ו -5 []. הכנפיים של פטרודקטילים, ציפורים ועטלפים הם מבנים מקבילים בעליל, בעוד שהגפיים הקדמיות שלהם הומולוגיות.

כדוגמה נוספת להתכנסות אבולוציונית שקול שיניים. השימוש בפגיון הוא פתרון יעיל לבעיית הריגת אורגניזם אחר. וריאציות של פתרון זה התגלו או הומצאו באופן עצמאי פעמים רבות; שיניים דמויי פגיון דומות מבחינה מורפולוגית התפתחו באופן עצמאי (כלומר מאבות קדומים ללא שיניים כאלה) במגוון רחב של שושלות שונות מבחינה אבולוציונית. שקול, למשל, את יונק השליה סמילודון ואת יונק הכיס Thyacosmilus [→]; לשניהם שיני כלבים מאורכות בצורה דומה. יונקים של חיות כיס ושליה התפצלו מאב קדמון משותף לפני כ -160 מיליון שנה ונראה כי לאב קדמון זה, כמו רוב היונקים, היו חסרות שיניים דומות לפגיון. בעוד ששיניים הן תכונה הומולוגית של סמילודון ותיאקוסמילוס, שיניים מוארכות דמויות פגיון הן מבנים אנלוגיים שנבעו מהאבולוציה המתכנסת.

תורמים וייחוסים