Name: Lukas Hohmann, 2013
Merkmale können sich bei verschiedenen Tieren und Pflanzen sehr ähneln. Haben sie einen genetischen, gemeinsamen Ursprung, so sind die Tiere/Pflanzen miteinander verwandt. Aber manchmal ist dies nicht der Fall (Analogie). Gleiches Aussehen ist kein Garant für gleiche Vorfahren! Und manchmal ist ein Merkmal so stark verändert, dass trotz verwandschaft diese nicht erkannt wird (Homologie).
Analogie
Sind nicht-homologe, erbungleiche Strukturen/Organe zweier Individuen verschiedener Arten im Laufe der Evolution an eine ähnliche/gleiche ökologische Nische angepasst und folglich ähnlicher phänotypischer Gestalt, so handelte es sich dabei um eine konvergente Entwicklung. Diese sehr ähnlichen merkmale beruhen nicht auf dem gleichen Erbgut, deshalb liegt keine Verwandtschaft der beiden Arten vor.
Ein repräsentatives Beispiel ist die Gestalt des Fisches und des Wals. Beide leben im Wasser. Deren Körper sind optimal an ihre Umwelt angepasst und erfüllen die gleiche Funktion, nämlich Fortbewegung im Wasser zu garantieren, die in beiden Fällen durch die Schwanzflosse erfolgt. Dabei gilt es zu unterstreichen, dass der Umstand des sich ähnelnden Körperbaus nicht auf gemeinsamem Erbgut basiert. Das ist es, was die Analogie ausmacht!.
Analoge Organe besitzen keine genetische Verwandtschaft. Aus phylogenetischer Sicht hat die Artabspaltung des Fisches auf dem Stammbaum der Wirbeltiere vor 450 Millionen Jahren stattgefunden. Zwischen diesem und dem Wal, seines Zeichens ein Säugetier, liegen folglich Millionen von Jahre, dennoch haben sie Ähnlichkeiten in Ihrem Erscheinungsbild.
Als ein weiteres Beispiel können die Linsenaugen der Wirbeltiere und des Tintenfisches angeführt werden. Trotz gleicher Funktion und eines nahezu identischen Aufbaus liegt der entscheidende Unterschied in der Lage der Sehzellen, die beim Auge des Wirbeltiers invers, vom Licht abgewandt sind, wohingegen jene des Tintenfisches evers, dem Licht zugewandt, angeordnet sind.
Dies zeugt von der Komplexität mit der sich die Phylogenetik konfrontiert sehen muss. Um Homologien von Analogien eindeutig unterscheiden zu können, bedarf es der genauen Untersuchung des jeweiligen Aufbaus der erforschten Organe. Nur wenn der Bauplan zweier Strukturen gleich ist oder zumindest eines der drei Homologiekriterien (-> siehe Biologie, Homologie) erfüllt ist, so kann von jener gesprochen werden, dabei ist die Feststellung phänotypischer Ähnlichkeiten argumentativ unwirksam.
Um jedoch der Vielfalt von Analogien gerecht zu werden, muss noch ergänzend ein Beispiel aus der Pflanzenwelt angeführt werden.
So gibt es Blatt-, Spross- und Wurzeldornen, die jedoch alle die Funktion des Abwehrens von Fressfeinden gemeinsam haben. Ebenso verhält es sich mit den Blatt-, Spross- und Wurzelranken, die jeweils aus verschiedenen Strukturen ihrer Trägerpflanze hervorgegangen sind, die Wurzelranken der Vanilla beispielsweise aus deren Wurzeln und die Sprossranken des Wilden Weins haben Teile der Sprossachse ersetzt.
Homologie und Homologiekriterien
„Ein Merkmal zweier oder mehrerer Taxa ist homolog, wenn es sich von demselben (oder einem entsprechenden) Merkmal ihres nächsten gemeinsamen Vorfahren ableitet.“ - ERNST MAYR (Zoologe).
Mit anderen Worten, ein gemeinsamer genetischer Bauplan von zwei unterschiedlichen Merkmalen weist auf Verwandtschaft hin.
Anhand von Homologien (griech. ὁμολογεῖν, homologein "übereinstimmen") kann die Phylogenese (genetische Stammesgeschichte) nachvollzogen werden. Der gemeinsame evolutionäre Ursprung bedingt die Homologie zwischen zwei Arten. Das heißt, wenn eine Homologie, wie zum Beispiel die zwischen der Haifischschuppe und dem Wirbeltierzahn, bewiesen ist, gilt sie als sicherer Beleg für das Verwandtschaftsverhältnis der Arten. Ihnen liegt somit ein gemeinsames Erbgut zugrunde. Obwohl sich Aussehen und Funktion des Merkmals (in diesem Fall Zahn und Schuppe) über die Zeit hinweg stark abgewandelt haben können, liegt doch ein gemeinsamer genetischer Grundbauplan vor.
1952 formulierte Adolf Remane folgende drei Homologiekriterien:
1. Kriterium der Lage
Wenn Strukturen innerhalb eines vergleichbaren Gefügesystems die gleichen Lagebeziehungen aufweisen, sind sie homolog; auch wenn sich in Bezug auf Ausprägung, Aussehen und Vorkommen unterscheiden.
2. Kriterium der spezifischen Qualität und Struktur
Stimmt eine große Anzahl von speziellen Merkmalen überein können Strukturen, trotz unterschiedlicher Lage als homolog verstanden werden. Je größer die Komplexität dieser Übereinstimmungen ist, desto sicherer kann man von einem Beweis eines gemeinsamen evolutionären Ursprungs ausgehen.
3. Kriterium der Kontinuität
Lassen sich Übergangsformen von Organen homologisieren, können auch die Organe selbst als homolog angesehen werden.
Weitere Beispiele: Haifischschuppe und Wirbeltierzahn; Aufbau des Herzens bei Säugetieren; Aufbau der Vordergliedmaßnahmen bei Landwirbeltieren; Schwimmblase von Knochenfischen und Lunge von Landwirbeltieren.