Homologi membentuk dasar organisasi untuk biologi komparatif.
Organ homolog dapat didefinisikan sebagai organ dari spesies yang berbeda yang memiliki struktur dasar yang sama tetapi fungsi yang berbeda.
Misalnya, sirip ikan paus, kaki depan katak, dan manusia memiliki struktur dasar yang sama tetapi melakukan fungsi yang berbeda, oleh karena itu disebut organ homolog.
Homologi
Pada tahun 1843 homologi didefinisikan sebagai: “organ yang sama pada hewan yang berbeda dalam berbagai bentuk dan fungsi.”
Para ilmuwan telah mencatat bahwa, dalam sekelompok spesies terkait, beberapa struktur memiliki kesamaan bentuk.
Misalnya, organ yang berbeda seperti sayap kelelawar, sirip anjing laut, cakar kucing, dan tangan manusia memiliki struktur dasar yang sama, dengan susunan tulang dan otot yang identik atau sangat mirip.
Menurut penalaran ilmiah, dikatakan bahwa harus ada rencana struktural umum untuk semua vertebrata, serta untuk setiap kelas vertebrata. Dia menyebut rencana ini pola dasar.
Demikian pula, perbedaan dibuat antara homologi analogi (juga dikenal sebagai homoplasia ), yang didefinisikan sebagai “bagian atau organ pada hewan yang memiliki fungsi yang sama dengan bagian atau organ lain pada hewan yang berbeda.”
Struktur homolog adalah struktur yang diturunkan dari nenek moyang yang sama , yaitu, mereka memiliki nenek moyang evolusioner yang sama. Ini bukan untuk mengatakan bahwa struktur homolog memiliki fungsi yang sama, misalnya, bahwa sirip ikan paus homolog dengan lengan manusia.
Kedua anggota badan ini secara dangkal berbeda, tetapi struktur kerangka internal mereka pada dasarnya sama. Demikian pula, sayap burung dan sayap kelelawar adalah struktur homolog.
Contoh homologi
Struktur homolog dalam organisme cararn mungkin menunjukkan lebih sedikit kesamaan dalam bentuk, tetapi masih mungkin untuk melacak perkembangannya dan menggunakannya sebagai ukuran hubungan evolusioner.
- Ossicles tetrapoda homolog dengan tulang di rahang ikan.
- Homologi pada sayap burung dan kelelawar.
- Organ vestigial.
- Homologi molekuler.
Sanggurdi, landasan, dan kepala martil mamalia homolog dengan bagian rahang ikan dan lengkungan insang.
Ikan paling awal, seperti nenek moyang lamprey dan lamprey cararn, tidak memiliki rahang. Insang mereka bertindak untuk menyaring partikel makanan dari air. Insang ini didukung oleh serangkaian lengkungan insang, terdiri dari tulang rawan atau tulang.
Sebagai ikan paling awal berevolusi rahang, lengkungan insang yang paling dekat dengan mulut dikooptasi untuk bertindak sebagai tulang rahang.
Lengkungan pertama yang membesar, disebut lengkung mandibula, menjadi dasar rahang atas dan bawah. Yang kedua, atau lengkung hyoid, memanjang dari tulang persegi (di bagian belakang tengkorak) ke sudut mandibula, dan bertindak untuk menopang mandibula.
Lengkungan hyoid kemudian berkembang menjadi tulang hiomandibular, yang memperkuat tulang kuadrat pada ikan bertulang.
Saat tetrapoda berevolusi dari sekelompok ikan bersirip lobus, tulang persegi menyatu dengan tengkorak, memberikan gigitan yang lebih kuat.
Ini berarti tulang hiomandibular kehilangan fungsinya untuk menopang rahang. Namun, lokasinya di dekat telinga tampaknya memungkinkan hiomandibular untuk mengirimkan getaran ke telinga bagian dalam.
Tulang tulang hipomandibular homolog dengan stapes atau columella telinga reptil. (Reptil hanya memiliki satu tulang, sanggurdi, untuk mengirimkan getaran ke telinga bagian dalam.)
Satu kelompok reptil, sinapsida, berevolusi menjadi mamalia. Di antara banyak perubahan yang terlibat adalah perkembangan dua tulang lainnya dari telinga bagian dalam mamalia, landasan dan palu. Seperti halnya stapes, kedua tulang ini juga berasal dari tulang rahang.
Pada sinapsis awal, dua tulang membentuk sambungan antara rahang atas dan bawah. Persegi adalah bagian dari tengkorak, sedangkan tulang artikular adalah bagian dari rahang bawah.
Seperti tulang hiomandibular (stapes) tempat mereka terhubung, kedua tulang ini menjadi semakin kecil dan akhirnya kehilangan hubungannya dengan rahang sepenuhnya. Urutan evolusi ini dapat dilacak melalui serangkaian fosil transisi yang sangat baik.
Setelah dipisahkan dari rahang, ketiga tulang ini menjadi tulang-tulang pendengaran telinga tengah. Inkus homolog dengan tulang persegi, palu dengan tulang artikular, dan stapes dengan tulang hipodemandibular.
Tengkorak mamalia memiliki area bengkak tepat di bawah dan di belakang sendi rahang. Ini adalah bula pendengaran, yang berisi tulang-tulang pendengaran.
Evolusi struktur ini mendukung hipotesis bahwa mamalia awal aktif di malam hari (nokturnal), ketika mereka sangat mengandalkan indera pendengaran, penciuman, dan sentuhan untuk mencari makanan dan menghindari serangan.
Homologi pada burung dan kelelawar
Burung dan kelelawar secara independen mengembangkan sayap dari kaki depannya (contoh evolusi konvergen). Namun, sementara sayap mereka terlihat sangat berbeda, pemeriksaan tulang di bawahnya mengungkapkan bahwa mereka homolog.
Kaki depan embrio burung memulai perkembangannya dengan struktur yang sama dengan embrio mamalia. Saat burung berkembang, kaki depan menjadi lebih dan lebih seperti sayap dan kurang seperti kaki.
Banyak tulang di tangan yang menyatu dan beberapa hilang. Sebaliknya, kelelawar menahan semua tulang di tangannya, tetapi ini sangat memanjang.
Kelompok vertebrata terbang lainnya, pterosaurus, memiliki modifikasi serupa pada kaki depan tetrapoda dasar. Ketiga organisme, reptil, mamalia dan burung, memiliki tulang lengan atas dan bawah yang sama, meskipun proporsinya berbeda.
Namun, tulang tangan yang menopang permukaan sayap sangat berbeda. Pada pterosaurus, selaput sayap hanya ditopang oleh jari kaki kelima. Bulu terbang utama burung dipasang pada jari ke-2, sedangkan pada kelelawar, jari ke-2, ke-3, ke-4 dan ke-5 menopang membran sayap.
Organ sisa
Beberapa organisme memiliki struktur atau organ tanpa fungsi yang jelas atau dapat diprediksi.
Sebagai contoh, beberapa ular memiliki dasar panggul dan kaki belakang, banyak burung yang tidak dapat terbang memiliki sisa-sisa, manusia memiliki tulang ekor yang sepenuhnya internal, dan paus masih memiliki sisa tulang panggul dan paha.
Bagian-bagian yang tampaknya tidak berfungsi itu disebut organ vestigial atau struktur vestigial. Organ vestigial seringkali homolog dengan organ yang berfungsi penuh pada spesies lain, misalnya tulang vestigial dari ekor manusia (atau tulang ekor) homolog dengan ekor fungsional primata lain.
Sangat sering, organ yang belum sempurna dapat dideteksi dalam embrio, tetapi hilang kemudian selama perkembangan, misalnya, gigi di rahang atas embrio paus atau celah faring pada embrio semua kecuali chordata yang hilang. dari ikan.
Struktur vestigial adalah bukti evolusi: spesies dengan bentuk vestigial organ terkait dengan spesies lain di mana organ homolog berfungsi penuh.
Homologi molekuler
Sejarah evolusi suatu spesies meninggalkan tanda-tanda dalam DNA dan protein yang dikodekan DNA. Dua spesies yang berbagi urutan basa DNA (dan juga protein spesifik yang dikodekan) kemungkinan memiliki nenek moyang yang sama.
Biasanya urutan basa DNA akan sedikit berbeda di antara keduanya, karena setiap spesies akan memiliki akumulasi mutasi yang berbeda setelah mereka dipisahkan.
Jumlah mutasi dapat digunakan untuk menunjukkan seberapa dekat kekerabatan spesies tersebut. Ini juga dapat digunakan sebagai indikasi berapa lama mereka menjadi spesies yang terpisah. Faktanya, semua spesies memiliki kode genetik yang sama.
Ini menunjukkan bahwa seleksi alam menggunakan kembali gen dan struktur yang bekerja dengan baik di masa lalu.
Semua organisme hidup memiliki instruksi untuk bereproduksi dan beroperasi yang dikodekan dalam bahasa kimia menggunakan empat basa, adenin (A), sitosin (C), guanin (G), dan timin (T).
Kombinasi basa menentukan asam amino mana yang digunakan sel untuk membuat protein untuk digunakan dalam fungsi seluler. Fakta bahwa setiap spesies hidup membawa kode genetik yang sama menunjukkan nenek moyang unik yang sama suatu saat di masa lalu yang jauh.
Ciri-ciri organ homolog
Organ homolog memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
- Mereka berbeda secara morfologis.
- Mereka memiliki struktur internal yang serupa.
- Mereka berkembang dalam organisme terkait.
- Tahapan dalam perkembangannya serupa.
- Mereka melakukan fungsi yang berbeda.
- Mereka memiliki pola perkembangan yang serupa.
- Organ homolog menunjukkan radiasi adaptif (evolusi divergen).