אנטומיה, אבולוציה ומבנים הומולוגיים

אם אי פעם תהיתם מדוע יד אנושית וכפה של קוף נראים דומים, אז אתם כבר יודעים משהו על מבנים הומולוגיים. אנשים שלומדים אנטומיה מגדירים מבנים אלה כחלק גוף מזן אחד שדומה לזה של אחר. אבל אינך צריך להיות מדען כדי להבין שהכרה במבנים הומולוגיים יכולה להועיל לא רק לשם השוואה, אך לצורך סיווג וארגון של סוגים רבים ושונים של חיי בעלי חיים כוכב לכת.

מדענים אומרים כי קווי דמיון אלה הם עדות לכך שחיים על פני כדור הארץ חולקים אב קדמון משותף שממנו התפתחו הרבה או כל המינים האחרים לאורך זמן. ניתן לראות עדויות לאבות קדומים שכיחים במבנה והתפתחותם של אלה הומולוגי מבנים, גם אם הפונקציות שלהם שונות.

ככל שאורגניזמים קשורים זה לזה יותר, כך המבנים ההומולוגיים דומים יותר. רב יונקיםלמשל, יש מבני גפיים דומים. סנפיר של לוויתן, כנף של עטלף ורגל של חתול דומים מאוד לזרוע האנושית, עם עצם "זרוע" עליונה גדולה ( humerus בבני אדם) וחלק תחתון עשוי משתי עצמות, עצם גדולה יותר בצד אחד (הרדיוס בבני אדם) ועצם קטנה יותר בצד השני ( ulna). למינים אלה יש גם אוסף של עצמות קטנות יותר באזור "שורש כף היד" (המכונה עצמות קרפליות בבני אדם) המובילות אל "האצבעות" או הפלנגות.

למרות שמבנה העצם עשוי להיות דומה מאוד, התפקוד משתנה מאוד. ניתן להשתמש בגפיים הומולוגיות לטיסה, שחייה, הליכה או כל מה שבני האדם עושים בזרועותיהם. פונקציות אלה התפתחו דרך בחירה טבעית במשך מיליוני שנים.

כאשר בוטנאי שוודי קרולוס לינאוס ניסח את מערכת הטקסונומיה שלו לשם שמות וקטגוריות של אורגניזמים בשנות ה- 1700, איך המין נראה היה הגורם הקובע בקבוצה בה הוצב המין. ככל שחלף הזמן והטכנולוגיה התקדמה, מבנים הומולוגיים הפכו חשובים יותר להחלטת המיקום הסופי על עץ חיים פילוגנטי.

מערכת הטקסונומיה של לינאוס מציבה מינים לקטגוריות רחבות. הקטגוריות העיקריות מכלליות לספציפיות הן ממלכה, פילום, מעמד, סדר, משפחה, מין ומינים. עם התפתחות הטכנולוגיה המאפשרת למדענים ללמוד חיים ברמה הגנטית, עודכנו הקטגוריות הללו לכלול תחום, הקטגוריה הרחבה ביותר בהיררכיה הטקסונומית. אורגניזמים מקובצים בעיקר על פי הבדלים בריבוזומליים RNA מבנה.

שינויים אלה בטכנולוגיה שינו את האופן בו מדענים מקטלגים מינים. לדוגמה, לווייתנים סווגו בעבר כדגים מכיוון שהם חיים במים ויש להם סנפירים. לאחר שהתגלה כי הסנפירים הללו מכילים מבנים הומולוגיים לרגליים וזרועות אנושיות, הם הועברו לחלק מהעץ שקשור יותר לבני אדם. מחקרים גנטיים נוספים הוכיחו כי לוויתנים עשויים להיות קשורים קשר הדוק להיפופוטם.

במקור נחשבו עטלפים קשורים קשר הדוק לציפורים וחרקים. הכל עם כנפיים הוכנס לאותו ענף של העץ הפילוגנטי. לאחר מחקר נוסף וגילוי מבנים הומולוגיים התברר שלא כל הכנפיים זהים. למרות שיש להם אותה תפקיד - לגרום לאורגניזם להיות מסוגל לשוטט באוויר - הם מבחינה מבנית מאוד שונים. בעוד שכנף העטלף דומה לזרוע האנושית במבנה, כנף הציפור שונה מאוד, כמו גם כנף החרקים. מדענים הבינו כי עטלפים קשורים יותר לבני אדם מאשר לציפורים או חרקים והעבירו אותם לענף המקביל בעץ הפילוגנטי של החיים.

למרות שהראיות למבנים הומולוגיים ידועות זה מכבר, זה רק לאחרונה התקבל כעדות להתפתחות. רק במחצית האחרונה של המאה העשרים, אז התאפשר לנתח ולהשוות DNA, האם החוקרים יאשרו את הקשר הקשור האבולוציוני של מינים עם מבנים הומולוגיים.