Гомологичные и аналогичные органы различают по происхождению.
- Гомологичные органы имеют общее происхождение, а функции у них бывают и разными, и одинаковыми.
- Аналогичные органы выполняют сходную функцию, но происходят из разных структур.
- Ответ даёт происхождение. Если ты знаешь, из какого органа предков развилась структура, задача решена.
- Пример: крыло птицы гомологично руке человека, а крылу насекомого оно аналогично.
Главное правило: гомологию определяет происхождение; функция может совпадать (крылья птицы и летучей мыши) или различаться.
Как это спрашивают на экзамене
Тема входит в кодификатор ЕГЭ по биологии, в тему о методах изучения макроэволюции (сравнительно-морфологические методы), вместе с рудиментами и атавизмами. В заданиях эти органы относят к доказательствам эволюции.
Тебе встретятся три типа формулировок:
- задание на соответствие: для каждой пары органов нужно указать тип — гомологичные или аналогичные;
- «выберите пример» гомологичных или аналогичных органов из списка;
- «укажите доказательство эволюции»: органы относят к группе доказательств.
Например, формулировки бывают такими:
«Установите соответствие между парами органов и их типом: гомологичные или аналогичные».
«Выберите из списка примеры аналогичных органов».
«Какие органы относят к сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции?»
Допустим, в списке стоит пара «жабры рыбы — жабры рака». Название и функция подталкивают записать её в гомологичные. Но решает происхождение, и к этой паре мы вернёмся в разборе задания.
Гомологичные органы и дивергенция
Гомологичные органы — органы, имеющие общее происхождение. Они построены по единому плану, хотя внешне могут сильно различаться.
Например, крыло птицы и рука человека — передние конечности позвоночных, поэтому они гомологичны. У крыла насекомого другое происхождение, и с крылом птицы его связывает только аналогия.
Гомологичные органы относят к сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции: сходный план строения у разных видов указывает на общего предка.
Как возникает гомология
Гомологичные органы возникают в результате дивергенции. Дивергенция — расхождение признаков у родственных групп организмов при приспособлении к разным условиям среды. Общее происхождение сохраняется, а форма и функция органа меняются.
Так устроена передняя конечность наземных позвоночных. У всех она состоит из одних и тех же отделов:
- плечо — плечевая кость;
- предплечье — лучевая и локтевая кости;
- кисть — кости запястья, пясти и фаланги пальцев.
У человека эта конечность служит для хватания, у кита превратилась в ласт, у летучей мыши и птицы — в крыло. Отделы скелета сохраняются у всех четырёх.
Критерии гомологии
Немецкий зоолог А. Ремане предложил критерии, по которым устанавливают гомологию органов:
- критерий положения: орган занимает одинаковое место в организме;
- критерий специального качества: органы сходны по тонкому строению;
- критерий непрерывности: органы связаны рядом промежуточных форм — у ископаемых предков или в ходе индивидуального развития, даже если сами сильно различаются по положению и строению.
Примеры гомологичных органов
- конечности наземных позвоночных;
- ногти, когти и копыта;
- чешуя ящерицы и перо птицы;
- зубы акулы и кошки;
- нос обезьяны и хобот слона;
- когти кошки и ногти обезьяны;
- усики гороха и листья рябины.
Усики гороха внешне не похожи на перистый лист рябины. Но если ты вспомнишь, что усики гороха — видоизменённый лист, пара оказывается гомологичной.
Аналогичные органы и конвергенция
Неродственные организмы в сходных условиях приобретают органы, выполняющие одну и ту же функцию.
Аналогичные органы выполняют сходную функцию, но различаются происхождением и планом строения. Внешнее сходство бывает, но не обязательно: лёгкие позвоночных и трахеи насекомых не похожи друг на друга, хотя оба служат для дыхания.
Такое сходство функций — результат конвергенции. Конвергенция — схождение признаков у неродственных групп организмов при приспособлении к сходным условиям. О родстве оно не говорит.
Примеры у животных:
- крылья птиц — передние конечности, а крылья насекомых — складки покровов;
- жабры рыб связаны с внутренним скелетом, жабры раков — производные наружных покровов;
- лёгкие наземных позвоночных и трахеи насекомых служат для дыхания, но имеют разное происхождение.
Конвергенция затрагивает не только отдельные органы, но и общие признаки организма. Например, обтекаемая форма тела китов, дельфинов и рыб — это пример конвергенции, а не аналогичных органов. Кит — млекопитающее, акула — рыба, и обтекаемая форма возникла у них независимо, в водной среде.
У растений тоже есть аналогичные органы: усики винограда — видоизменённый побег, усики гороха — видоизменённый лист. Функция одна, происхождение разное.
Тонкий случай: крылья
Крылья птерозавров, летучих мышей и птиц гомологичны как передние конечности, но аналогичны как крылья: полёт у этих групп возник независимо.
Отсюда вывод для тебя: не формулируй правило как «гомологичные органы всегда имеют разные функции». Если общее происхождение есть, орган гомологичен, даже когда функции совпадают.
Колючки, шипы и усики: растения
У растений внешне похожие органы часто имеют разное происхождение.
| Орган | Из чего произошёл | Пример |
|---|---|---|
| Колючки | Видоизменённые побеги | Боярышник, тёрн, гледичия |
| Колючки | Видоизменённые листья | Барбарис, кактусы |
| Шипы | Эмергенцы: выросты эпидермы и коры, не связанные с узлами побега | Шиповник, малина |
| Усики | Видоизменённый побег | Виноград |
| Усики | Видоизменённый лист | Горох |
Колючки происходят из побегов или листьев; у кактусов это видоизменённые листья. Шипы — выросты эпидермы и коры, колючками они не считаются.
Допустим, в задании дана пара «шипы розы и колючки кактуса». Это аналогия: оба органа защищают растение, но шипы — выросты покровов, а колючки кактуса — видоизменённые листья. Не называй шипы розы колючками: на этом теряют баллы.
Тем же способом ты можешь сравнить колючки барбариса и боярышника. Первые произошли из листьев, вторые — из побегов, и между собой эти колючки аналогичны.
Рудименты и атавизмы
Рудимент — орган, полностью или частично утративший первоначальное значение в ходе эволюции и сохраняющийся в недоразвитом виде. Рудимент может выполнять вторичные функции. Пример — остаток третьего века в углу глаза человека.
Атавизм — появление у отдельной особи признака, свойственного далёким предкам. Рудименты и атавизмы тоже относят к сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции.
Разбор задания
Решим задание на соответствие по шагам.
«Установите соответствие между парами органов и их типом: 1 — гомологичные, 2 — аналогичные.
А) крыло птицы и рука человека
Б) крыло птицы и крыло насекомого
В) шипы розы и колючки кактуса
Г) когти кошки и ногти обезьяны
Д) жабры рыбы и жабры рака
Е) усики гороха и листья рябины»
Для каждой пары задай один вопрос: из какой структуры развился каждый орган? Функцию на этом шаге не учитывай.
- А: обе структуры — передние конечности позвоночных. Гомологичные, 1.
- Б: передняя конечность и складка покровов. Аналогичные, 2.
- В: выросты эпидермы и коры против видоизменённых листьев. Аналогичные, 2.
- Г: ногти и когти — гомологичные образования. Гомологичные, 1.
- Д: жабры рыбы связаны с внутренним скелетом, жабры рака — производные наружных покровов. Аналогичные, 2.
- Е: оба органа — листья. Гомологичные, 1.
Ответ: 122121.
Если ты засомневался на паре Е, вспомни таблицу видоизменений: её решает знание того, из чего произошли усики гороха.
Ошибки, за которые снимают баллы
- Определение по функции. Одна функция ещё не означает аналогию. Крылья птицы и летучей мыши служат для полёта, но гомологичны как передние конечности.
- Правило «у гомологичных органов функции разные». Функции могут совпадать, гомологию определяет происхождение.
- Шипы розы названы колючками. Шипы — эмергенцы, выросты эпидермы и коры, а колючки развиваются из побегов или листьев.
- Усики винограда и гороха записаны в гомологичные. У винограда это побег, у гороха — лист, пара аналогична.
- Жабры рыбы и рака записаны в гомологичные. Название одно, происхождение разное.
Главная ловушка — внешнее сходство или его отсутствие. Хобот слона не похож на нос обезьяны, но эти органы гомологичны. Проверь каждую пару вопросом «из чего развился орган?», прежде чем писать ответ.
Шпаргалка
Таблица поможет тебе повторить тему перед экзаменом. Если сомневаешься в ответе, сверяйся со строкой «Происхождение».
| Признак | Гомологичные органы | Аналогичные органы |
|---|---|---|
| Происхождение | Общее | Разное |
| Функция | Может совпадать или различаться | Сходная |
| Процесс эволюции | Дивергенция | Конвергенция |
| Говорит о родстве | Да | Нет |
| Примеры | Рука человека и крыло птицы; когти кошки и ногти обезьяны; усики гороха и листья рябины | Крыло птицы и крыло насекомого; шипы розы и колючки кактуса; усики винограда и гороха |
Проверь себя
Ответь на вопросы и сверься с ответами. Если ошибся хотя бы в одном, вернись к таблице видоизменений растений.
Чешуя ящерицы и перо птицы — гомологичные или аналогичные органы?
Гомологичные
Почему лёгкие наземных позвоночных и трахеи насекомых считают аналогичными?
Они выполняют одну функцию — дыхание, но имеют разное происхождение
Из чего произошли колючки барбариса?
Из видоизменённых листьев
Как называют процесс, в результате которого возникают гомологичные органы?
Дивергенция
Почему крылья летучей мыши и птицы одновременно гомологичны и аналогичны?
Как передние конечности они гомологичны, а как крылья аналогичны: полёт возник у этих групп независимо
Перед экзаменом повтори главное правило: гомологию определяет происхождение, а не функция. Повтори и таблицу колючек, шипов и усиков: внешне похожие органы растений легко перепутать, если не помнить, из чего каждый из них развился.
