Estructuras homólogas y análogas: qué son, teorías, diagnóstico, ejemplos
¿Qué son las estructuras homólogas y análogas?
Las estructuras homólogas son partes de un organismo biológico que comparten un ancestro en común, aunque funcionen de forma distinta. Las estructuras análogas desempeñan funciones similares. A la hora de comparar dos procesos o estructuras, podemos asignarlos como homólogos y análogos.
Estos conceptos ganaron popularidad tras la aparición de la teoría evolutiva, y su reconocimiento y distinción son claves para la reconstrucción exitosa de las relaciones filogenéticas entre los seres orgánicos.
Bases teóricas
En dos especies, un carácter se define como homólogo si ha sido heredado de un ancestro en común. Este puede haber sido intensamente modificado y no necesariamente presenta la misma función.
En cuanto a las analogías, algunos autores suelen usar de manera sinónima e intercambiable el término homoplasia, para referirse a las estructuras similares que están presentes en dos o más especies y no comparten un antecesor común cercano.
En contraste, en otras fuentes, el término analogía se usa para designar el parecido de dos o más estructuras en términos de función, mientras que la homoplasia queda restringida a evaluar estructuras similares entre sí, morfológicamente hablando.
Además, un carácter puede ser homólogo entre dos especies, pero un estado del carácter no. La pentadáctila es un ejemplo excelente de este hecho.
En humanos y en cocodrilos podemos distinguir cinco dedos. Sin embargo, los rinocerontes poseen estructuras con tres dedos que no son homólogas, ya que ha evolucionado esta condición de manera independiente.
La aplicación de estos términos no se restringe a la morfología del individuo, también se pueden usar para describir características celulares, fisiológicas, moleculares, etc.
¿Cómo se diagnostican las homologías y las analogías?
Aunque los términos homología y analogía son fáciles de definir, no son fáciles de diagnosticar.
Generalmente, los biólogos plantean que ciertas estructuras son homólogas entre sí, si existe correspondencia en la posición relativa a otras partes del cuerpo y correspondencia en la estructura, en caso de que la estructura sea compuesta. Los estudios embriológicos también juegan un papel importante en el diagnóstico.
De este modo, cualquier correspondencia que puede existir en forma o en función no es una característica útil para diagnosticar las homologías.
¿Por qué existen las analogías?
En la mayoría de los casos –pero no en todos– las especies que presentan características similares habitan regiones o zonas con condiciones parecidas y están sometidas a presiones selectivas comparables.
En otras palabras, las especies resolvieron un problema de la misma manera, aunque no conscientemente, claro está.
A este proceso se le denomina evolución convergente. Algunos autores prefieren separar la evolución convergente de los paralelismos.
La evolución convergente o convergencia lleva a la formación de similitudes superficiales que ocurren mediante vías del desarrollo diferenciales. El paralelismo, por otra parte, involucra vías del desarrollo similares.
Ejemplos
Forma fusiforme en animales acuáticos
En la época aristotélica, se consideraba que el aspecto fusiforme de un pez y de una ballena era suficiente para agrupar a ambos organismos en la categoría amplia e imprecisa de “peces”.
No obstante, cuando analizamos con cuidado la estructura interna de ambos grupos, podremos concluir que el parecido es exclusivamente externo y superficial.
Aplicando el pensamiento evolutivo, podremos suponer que, a lo largo de millones de años, las fuerzas evolutivas beneficiaron el incremento de frecuencia de los individuos acuáticos que presentaban esta forma particular.
Podemos suponer, además, que esta morfología fusiforme otorgaba algún beneficio, como minimizar la fricción e incrementar la capacidad de locomoción en los ambientes acuáticos.
Existe un caso muy particular de parecidos entre dos grupos animales acuáticos: los delfines y los ya extintos ictiosaurios. Si el lector curioso buscase una imagen de este último grupo de saurópsidos, podría confundirlo fácilmente con los delfines.
Dientes en anuros
Un fenómeno que puede llevar a la aparición de analogías, es la reversión de un carácter a su forma ancestral. En la sistemática, dicho evento puede resultar confuso, ya que no todas las especies descendientes presentarán las mismas características o rasgos.
Existen algunas especies de ranas que, por reversión evolutiva, adquirieron dientes en la mandíbula inferior. La condición “normal” de las ranas es la ausencia de dientes, aunque el ancestro común de ellas los poseía.
Así, sería un error pensar que los dientes de estas ranas peculiares resultan homólogos con respecto a los dientes de otro grupo animal, ya que no los adquirieron de un ancestro en común.
Parecidos entre marsupiales australianos y mamíferos sudamericanos
Las similitudes que existen entre ambos grupos animales derivan de un ancestro en común –un mamífero–, pero se adquirieron de manera diferencial e independiente en los grupos australianos de mamíferos metaterios y en los mamíferos sudamericanos euterios.
Cactus
Los ejemplos de analogía y homología no se restringen únicamente al reino animal, estos eventos están difundidos en todo el complejo e intrincado árbol de la vida.
En las plantas, existe una serie de adaptaciones que permiten la tolerancia a los ambientes desérticos, como tallos suculentos, tallos columnares, espinas con funciones de protección y una reducción considerable de la superficie foliar (hojas).
Sin embargo, no es correcto agrupar a todas las plantas que poseen dichas características como cactus, ya que los individuos que las portan no las adquirieron de un ancestro en común.
De hecho, existen tres familias distintas de fanerógamas: Euphorbiaceae, Cactaceae y Asclepiadaceae, cuyos representantes adquirieron de manera convergente las adaptaciones a los ambientes áridos.
Consecuencias de confundir una estructura análoga con una homóloga
En biología evolutiva, y en otras ramas de la biología, el concepto de homología es fundamental, ya que nos permite establecer la filogenia de los seres orgánicos –una de las tareas más relevantes de los biólogos actuales.
Hay que enfatizar que solo las características homólogas reflejan de manera adecuada la ancestría común de los organismos.
Consideremos que en cierto estudio queremos dilucidar la historia evolutiva de tres organismos: las aves, los murciélagos y los ratones. Si tomáramos, por ejemplo, la característica de las alas para reconstruir nuestra filogenia, llegaríamos a una conclusión errada.
Es así, porque aves y murciélagos presentan alas y asumiríamos que están más relacionados entre sí que cada uno con el ratón. Sin embargo, nosotros conocemos a priori que ambos, ratones y murciélagos, son mamíferos, así que están más relacionados entre sí que cada uno con el ave.
Entonces, debemos buscar características homólogas que nos permitan dilucidar correctamente el patrón. Por ejemplo, la presencia de pelo o glándulas mamarias.
Aplicando esta nueva visión daremos con el patrón de relaciones correcto: el murciélago y el ratón están más relacionados entre sí que cada uno con el ave.
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.
- Soler, M. (2002). Evolución: la base de la Biología. Proyecto Sur.