Homología (biología): qué es, tipos, importancia
¿Qué es una homología?
Una homología es una estructura, órgano o proceso en dos individuos que puede ser rastreado hasta un origen común. La correspondencia no tiene por qué ser idéntica, la estructura puede estar modificada en cada linaje estudiado.
Por ejemplo, los miembros de los vertebrados son homólogos entre sí, ya que la estructura puede ser rastreada hasta el ancestro común de este grupo.
Las homologías representan la base para la biología comparativa. Puede ser estudiada a distintos niveles, incluyendo moléculas, genes, células, órganos, comportamiento y demás. Por ello, es un concepto crucial es diversas áreas de la biología.
Tipos de homología
Actualmente, el término homología se define como dos estructuras, procesos o características que comparten un ancestro en común.
Es decir, la estructura puede ser rastreada en el tiempo hasta la misma característica en el ancestro en común.
Homología seriada
La homología seriada es un caso especial de homología, donde existe semejanza entre partes sucesivas y repetidas en el mismo organismo (ya no se están comparando dos especies o dos individuos).
Los ejemplos típicos de homologías seriadas son la cadena de vértebras en la columna de los vertebrados, los arcos branquiales consecutivos y los segmentos de músculos que se arreglan a lo largo del cuerpo.
Homologías moleculares
A nivel molecular, también podemos encontrar homologías. La más obvia es la existencia de un código genético común para todos los organismos vivientes.
No existe razón para que cierto aminoácido esté relacionado con un codón específico, ya que es una elección arbitraria.
La razón más lógica por la cual todos los organismos comparten el código genético es porque el ancestro en común de estas formas usaba el mismo sistema.
Lo mismo ocurre con una serie de rutas metabólicas presentes en una amplia gama de organismos, como la glucólisis, por ejemplo.
Homología profunda
La llegada de la biología molecular y la capacidad para secuenciar, dio paso al surgimiento de un nuevo término: la homología profunda. Estos descubrimientos permitieron concluir que aunque dos organismos sean diferentes en cuanto a su morfología, pueden compartir un patrón de regulación genética.
Así, la homología profunda aporta una nueva perspectiva a la evolución morfológica. El término fue usado por primera vez en un artículo influyente de la prestigiosa revista Nature titulado: Fossils, genes and the evolution of animal limbs.
Shubin et al., autores del artículo, lo definen como “la existencia de vías genéticas implicadas en la regulación usadas para construir características en animales dispares en término de morfología y alejados filogenéticamente”.
En otras palabras, se pueden encontrar homologías profundas en estructuras análogas.
El gen Pax6 tiene un papel indispensable en la generación de la visión en moluscos, insectos y vertebrados. Los genes Hox, por otro lado, son importantes para la construcción de las extremidades en los peces y en los miembros de los tetrápodos. Ambos son ejemplos de homologías profundas.
Analogía y homoplasia
Cuando se desea estudiar la semejanza entre dos procesos o estructuras, se puede hacer en términos de función y apariencia, y no solo siguiendo el criterio de ancestro en común.
Así, existen dos términos relacionados: la analogía, que describe características con funciones similares y pueden o no tener un ancestro en común.
Por otro lado, la homoplasia hace referencia a estructuras que simplemente se parecen. Aunque estos términos se originaron en el siglo XIX, ganaron popularidad con la llegada de las ideas evolutivas.
Por ejemplo, las alas de las mariposas y de las aves tienen una misma función: el vuelo. Así, podemos concluir que son análogas, sin embargo, no podemos rastrear su origen hasta un ancestro en común con alas. Por esta razón, no son estructuras homólogas.
Lo mismo ocurre con las alas de murciélagos y aves. Sin embargo, los huesos que constituyen sí son homólogos entre sí, porque podemos rastrear un origen en común de estos linajes que comparten el patrón de huesos de los miembros superiores: húmero, cúbico, radio, falanges, etc. Nótese que los términos no son mutuamente excluyentes.
La homoplasia puede reflejarse en estructuras similares, como las aletas de un delfín y las de una tortuga.
Importancia de la homología en la evolución
La homología es un concepto clave en la biología evolutiva, ya que solo ella refleja
adecuadamente la ancestría común de los organismos.
Si deseamos reconstruir una filogenia para establecer las relaciones de parentesco, ancestría y descendencia de dos especies, y por error usamos una característica que solamente compartan forma y función, llegaríamos a conclusiones erradas.
Por ejemplo, si queremos determinar las relaciones entre murciélagos, aves y delfines, y por error usamos las alas como carácter homólogo, llegaríamos a la conclusión de que los murciélagos y las aves están más relacionados entre sí, que el murciélago con el delfín.
A priori conocemos que esta relación no es cierta, porque sabemos que los murciélagos y los delfines son mamíferos y están más relacionados entre sí que cada grupo con las aves. Por ello, debemos usar caracteres homólogos, como las glándulas mamarias, los tres huesecillos del oído medio, entre otros.
Referencias
- Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homology: The hierarchial basis of comparative biology. Academic Press.
- Kardong, K. V. (2006). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.