Analoge und homologe Organe

Ähnliche Ähnlichkeit und konvergente Evolution

In der Natur findet man häufig systematische Organismengruppen, die unter gleichen Umweltbedingungen leben. Sie stehen vor denselben ökologischen Aufgaben, was zwangsläufig zur Ausbildung analoger Organe führt. Der Hauptmechanismus ihrer Entstehung ist die konvergente Evolution. Dies ist der Prozess einer unabhängigen Merkmalsannäherung, der völlig unabhängig von der phylogenetischen Verwandtschaft der Arten verläuft.

Das Hauptmerkmal solcher Strukturen besteht darin, dass sie ähnliche Anpassungen hinsichtlich ihrer Funktion darstellen. Sie haben jedoch einen völlig unterschiedlichen Ursprung und einen grundsätzlich verschiedenen Bauplan.

Ein klassisches Beispiel für analoge Ähnlichkeit sind die Sehorgane bei Kopffüßern (Cephalopoden) und Landwirbeltieren. Vergleicht man die Augen eines Oktopus und eines Menschen, stellt man eine erstaunliche äußerliche Ähnlichkeit fest: Beide Strukturen besitzen eine Hornhaut, eine Linse und eine Netzhaut. Dennoch bilden sie sich im Laufe der Ontogenese auf völlig unterschiedlichen Wegen heraus. Als Beispiele für Anpassungen, die in der vergleichenden Anatomie häufig angeführt werden, lassen sich zudem Vogelflügel und Fischflossen nennen, die Aufgaben der Fortbewegung in verschiedenen Medien erfüllen.

Homologe Organe und ihre Kriterien

Homologe Organe bilden sich bei Lebewesen auf der Grundlage evolutionärer Verwandtschaft heraus. Im Gegensatz zu Analoga spielt hier der gemeinsame Ursprung die Schlüsselrolle, nicht die funktionelle Bestimmung. Die Funktion homologer Organe kann gleich oder völlig unterschiedlich sein (z. B. ist die menschliche Hand zum Greifen angepasst, während der Vogelflügel dem Fliegen dient).

In der Biologie unterscheidet man vier strenge Kriterien der Homologie:

1. Entstehung von Strukturen aus denselben embryonalen Anlagen.
2. Vorhandensein einer strengen Einheit des Organgrundbauplans.
3. Beibehaltung desselben Verhältnisses und derselben Anordnung der Bestandteile zueinander.
4. Gleiche topografische Lage der Organe direkt im Körper des Organismus.

Homologie am Beispiel der vorderen Extremitäten von Wirbeltieren

Die vergleichende Anatomie der Vorderextremitäten verschiedener Wirbeltiere dient als klassische Illustration der Homologie. Das Basisskelett der Vorderextremität weist eine erstaunliche Einheitlichkeit bei Vertretern völlig unterschiedlicher Gruppen auf: Salamander, Schildkröte, Krokodil, Vogel, Fledermaus, Wal, Maulwurf und Mensch.

Obwohl diese Tiere ihre Extremitäten für unterschiedliche Aufgaben nutzen, umfasst der gemeinsame Bauplan einen strikt definierten Satz von Knochen. Im Skelett lassen sich stets folgende Elemente unterscheiden:

• Humerus (humerus);
• Speiche (radius);
• Elle (ulna);
• Handwurzelknochen (ossa carpi);
• Mittelhandknochen (ossa metacarpi);
• Fingerglieder (phalanges digitorum).

Genau die Erhaltung dieses Innenskeletts und des einheitlichen Bauplans, der sich aus gemeinsamen Keimblättern entwickelt, bestätigt bedingungslos die homologe Ähnlichkeit dieser Strukturen.

Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema

Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen

Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt

• Mechanismen der konvergenten Evolution und ökologische Aufgaben
• Embryonale Anlagen: Anfangsstadien der Organbildung
• Vergleichende Anatomie der Wirbeltiere (vom Salamander bis zum Menschen)
• Veränderung der Funktionen homologer Organe im Anpassungsprozess

Weitere Themen des Kapitels „Allgemeine Gesetzmäßigkeiten der Phylogenese der Organismen“

Das Material wurde von Dozenten von WhiteCoat Pro nach dem Lehrplan medizinischer Hochschulen erstellt. Es hat Bildungscharakter.