Homologie – Homologe Organe als Beleg der Evolution
Entdecke die Welt der homologen Organe und ihre Bedeutung für die Evolution. Verstehe, warum Organe wie Flossen, Pfoten und Hände grundlegende Ähnlichkeiten aufweisen und erfahre, wie sie die Evolutionstheorie unterstützen. Interessiert? Dies und mehr im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Homologie – Homologe Organe als Beleg der Evolution
Homologie
Menschen besitzen als Vordergliedmaßen Hände. Dies trifft jedoch nicht auf andere Tiere zu. So besitzen Delfine Flossen und Katzen z. B. Pfoten. Zwischen den Flossen des Delfins, der Pfote der Katze und der Hand des Menschen bestehen jedoch große Ähnlichkeiten. Man spricht hierbei von sogenannten homologen Organen. Für homologe Organe gibt es noch weitere Beispiele, wie die Schwimmblase von Knochenfischen und die Lunge von Landwirbeltieren oder der menschliche Schneidezahn und die Haifischschuppe. Ein weiteres Beispiel ist der Blutkreislauf von Fischen, Säugetieren und Amphibien.
Was sind homologe Organe? – eine Definition
Homologe Organe sind Organe, die einen gemeinsamen Grundbauplan haben. Bei homologen Organen liegt also eine Homologie vor. Dies ist einfach erklärt das Vorkommen von Ähnlichkeiten, beispielsweise in Gestalt oder innerem Bau.
Die unten stehende Abbildung veranschaulicht homologe Organe am Beispiel der Vorderextremitäten von Mensch, Schwein, Delfin, Maulwurf und Vogel. Auch wenn sie unterschiedliche Funktionen haben und sich äußerlich stark unterscheiden, handelt es sich um homologe Organe. Dies wird, wie ihr in der Abbildung sehen könnt, durch den Vergleich der Skelette deutlich. In allen fünf Beispielen lassen sich so die verschiedenen Knochen, wie beispielsweise die Mittelhandknochen, wiederfinden. Jedoch sind die Knochen bei jeder Art unterschiedlich geformt und miteinander verwachsen, sodass die verschiedenen Lebewesen optimal an ihren jeweiligen Lebensraum angepasst sind.
Homologe Organe und ihre Bedeutung für die Evolution
Das Vorhandensein von homologen Organen unterstützt die heute gültige Evolutionstheorie. Sie sind ein Indiz dafür, dass und auch wie Evolution stattgefunden hat. So wiesen die Vorfahren unserer Beispielorganismen mit großer Wahrscheinlichkeit ein Skelett mit denselben Knochen auf. Dieser Grundbauplan, der aus Oberarmknochen, Unterarmknochen, Handwurzelknochen, Mittelhandknochen und Fingern besteht, ist auch heutzutage bei vielen Arten auffindbar.
Homologiekriterien
Ob es sich um homologe Organe handelt, kann man mithilfe von sogenannten Homologiekriterien bestimmen. Die drei Homologiekriterien lauten:
- Kriterium der Lage
- Kriterium der spezifischen Qualität
- Kriterium der Stetigkeit
Das Kriterium der Lage besagt, dass Organe homolog sind, wenn diese die gleiche Lage besitzen. Dies ist z. B. bei der Delfinflosse und dem Vogelflügel, aber auch bei den Handknochen des Menschen und des Pferds der Fall. Nach dem Kriterium der spezifischen Qualität sind Organe homolog, wenn sie in verschiedenen charakteristischen Merkmalen, wie z. B. in ihrer Zusammensetzung, übereinstimmen. Dies trifft auf den Säugetierzahn und die Haifischschuppe zu, auch wenn diese eine unterschiedliche Lage und Funktion haben. Das Kriterium der Stetigkeit sagt aus, dass Organe homolog sind, wenn auf Grundlage vieler Zwischenformen eine Verbindung zu erkennen ist, das heißt, wenn eine Entwicklungslinie deutlich wird. Hierfür ist ein Beispiel die Schwimmblase von Knochenfischen und die Lunge von Säugetieren.
Eine Homologie liegt dann vor, wenn mindestens eins dieser Kriterien erfüllt ist. So können Organe auch homolog sein, wenn sie in ihrer Lage nicht übereinstimmen. Die unten stehende Tabelle zeigt noch einmal die Homologiekriterien, die dazu genannten Beispiele und jeweils eine kurze Erklärung zum Kriterium auf.
Homologiekriterium | Beispiel für homologe Organe | Erklärung |
---|---|---|
Kriterium der Lage | Vogelflügel und Delfinflosse | Organe sind dann homolog, wenn sie die gleiche Lage in einem Organismus einnehmen. |
Kriterium der spezifischen Qualität | Säugetierzahn und Haifischschuppe | Organe sind dann homolog, wenn sie in mehreren charakteristischen Merkmalen Übereinstimmungen besitzen. |
Kriterium der Stetigkeit | Schwimmblase von Knochenfischen und Lunge von Landsäugetieren | Organe sind dann homolog, wenn bei ihnen eine Verbindung durch verschiedene Zwischenformen erkennbar ist. Es muss sich also eine Entwicklungslinie abzeichnen. |
Kurze Zusammenfassung zum Video Homologie – Homologe Organe als Beleg der Evolution
In diesem Video hast du homologe Organe, ein wichtiges Thema in der Biologie, kennengelernt. So weißt du nun, was man unter Homologie versteht und wie man sie mithilfe verschiedener Kriterien bestimmen kann. Ebenfalls ist dir nun klar, dass homologe Organe ein Indiz für den Verlauf der Evolution sind.
Transkript Homologie – Homologe Organe als Beleg der Evolution
Du kennst sicher die Aufforderungen “Nimm deine Flossen weg!” und “Nimm deine Pfoten weg!”. Sie bedeuten: “Nimm deine Hände weg!” Wusstest du schon, dass sich die Flosse eines Delfins, die Pfote einer Katze und deine Hand tatsächlich sehr ähnlich sind? Sie sind homologe Organe. Dieser Begriff ist wahrscheinlich neu für dich. Ich werde dir seine Bedeutung in diesem Video erklären.
Äußerlich ähneln sich Menschenhand, Schweinefuß, Delfinflosse, das Grabbein vom Maulwurf und die Flügel von Vögeln nicht und unterschiedliche Funktionen haben sie auch noch. Es handelt sich bei den Beispielen um Vorderextremitäten von Wirbeltieren. Erst im Skelett wird eine große Ähnlichkeit sichtbar. Jedes Skelett hat einen Oberarmknochen. Er ist hier grün. Dann zwei Unterarmknochen. Sie sind hier gelb. Außerdem Handwurzelknochen. Sie sind hier blau. Schließlich noch Mittelhandknochen. Sie sind hier rot. Und fünf Finger. Sie sind hier schwarz. Die Knochen sind bei jeder Art anders geformt oder verwachsen. So ist jedes Lebewesen gut an seinen Lebensraum angepasst. Diese Vorderextremitäten haben einen gemeinsamen Grundbauplan. Organe mit dem gleichen Grundbauplan werden als homologe Organe bezeichnet. Erstaunlich, oder? Du ahnst es sicher schon: Was wir verwunderlich finden ist für Evolutionsforscher von großer Bedeutung. Homologe Organe sind nämlich ein Beleg dafür, wie Evolution stattgefunden hat. In unserem Beispiel wiesen die gemeinsamen Vorfahren wahrscheinlich eine Skelett mit den selben Knochen auf. Der Grundbauplan ist bis heute bei vielen Arten zu finden. Das Beschreiben homologer Organe nutzte schon Charles Darwin im 19. Jahrhundert, um seine Theorie über die Entstehung der Arten zu belegen. Homologie untermauert also auch die dir bekannte, moderne Evolutionstheorie.
Aber zurück zum eigentlichen Begriff. Denn es ist nicht immer einfach zu entscheiden, ob Organe homolog sind. Es gibt drei Kriterien, die beim Feststellen einer Homologie helfen können. Das Kriterium der Lage, der spezifischen Qualität und das der Stetigkeit. 1. Das Kriterium der Lage: Organe sind homolog, wenn sie die gleiche Lage einnehmen. Dies trifft z.B. auf unser bereits behandeltes Beispiel zu. Organe können aber auch homolog sein, wenn dieses Kriterium nicht zutrifft. Es gibt nämlich noch das Kriterium der spezifischen Qualität. Nach diesem Kriterium sind Organe homolog, wenn sie in mehreren charakteristischen Merkmalen übereinstimmen. Dies kann sich z.B. auf ihre Zusammensetzung beziehen. Ein Beispiel hierfür sind die Zähne von Säugetieren und Hautschuppen von Haien. Eine Lagebeziehung trifft hier eindeutig nicht zu. Im Bauplan stimmen beide Organe in wichtigen Merkmalen jedoch überein. Auch die Haischuppe besitzt eine obere Schmelzschicht unter der die Dentinschicht folgt, welche eine Schuppen- bzw. Zahnhöhle umschließt. Obwohl sie sich in der Lage nicht ähneln, haben Haischuppen einen Bau der an unsere Zähne erinnert. Nach dem Kriterium der spezifischen Qualität sind sie also homolog. Auch wenn die beiden eben genannten Kriterien nicht zutreffen, kann immer noch eine Homologie vorliegen. Nach dem Kriterium der Stetigkeit sind Organe homolog, wenn eine Verbindung durch viele Zwischenformen erkennbar ist, sich also eine Entwicklungslinie abzeichnet. Ein Beispiel hierfür wäre die Homologie der Schwimmblase von Knochenfischen und der Lunge von Landwirbeltieren. Durch die Amphibien und Sauropsiden ist zu erkennen, dass die Lunge eine Entwicklung der Schwimmblase ist. Du hast in diesem Video gelernt, was Homologie ist und wie sie mit Hilfe des Kriteriums der Lage, der spezifischen Qualität oder der Stetigkeit festgestellt werden kann. Homologie ist ein Indiz dafür, wie die Evolution verlaufen ist. Dabei hilft sie, die Abstammung nachzuvollziehen. Aus biologischer Sicht kannst du also jemanden auffordern, seine Pfoten, Flossen oder Hände wegzunehmen. Es ist fast das gleiche!
Homologie – Homologe Organe als Beleg der Evolution Übung
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Nenne die drei Homologiekriterien.
TippsEin Kriterium beschreibt den Ort der Organe.
LösungUm zu überprüfen, ob Homologie vorliegt, werden drei Kriterien herangezogen:
- Kriterium der Lage: Organe sind homolog, wenn sie die gleiche Lage einnehmen.
- Kriterium der spezifischen Qualität: Organe sind homolog, wenn sie in mehreren charakteristischen Merkmalen übereinstimmen.
- Kriterium der Stetigkeit: Organe sind homolog, wenn eine Verbindung durch viele Zwischenformen erkennbar ist, sich also eine Entwicklungslinie abzeichnet.
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Benenne die Knochen der Vorderextremitäten von Wirbeltieren.
TippsDie Fingerknochen sind schwarz im Bild.
LösungÄußerlich sehen die Vorderextremitäten der Wirbeltiere sehr unterschiedlich aus. Doch die Skelette sind gleich aufgebaut.
So findest du bei allen Oberarmknochen (blau), zwei Unterarmknochen (gelb), Mittelhandknochen (rot), Handwurzelknochen (grün) und Fingerknochen (schwarz). Die Knochen sind bei jeder Art unterschiedlich geformt und verwachsen. Sie sind an die Lebensräume der Organismen angepasst.
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Entscheide, welche Aussagen zur Analogie passen.
TippsAnaloge Organe finden wir, wenn wir die Flügel der Vögel und die der Insekten betrachten.
Die Maulwurfsgrille und der Maulwurf sind sich sehr ähnlich, jedoch sind sie nicht näher miteinander verwandt. Beide Tiere leben im Boden und graben mit ihren Grabschaufeln Gänge. Solche Ähnlichkeiten werden als Analogien bezeichnet.
LösungOrgane sind analog, wenn sie in ihrer Funktion übereinstimmen. Sie besitzen keinen gemeinsamen Grundbauplan oder Vorfahren. Du siehst also, das ist das genaue Gegenteil von Homologie.
Ein Beispiel für die Analogie ist die Schwanzflosse von Walen und Fischen. Wale und Fische stammen nicht von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Ihre Ähnlichkeiten sind aufgrund der gleichen Lebensräume entstanden. Ähnlichkeiten infolge gleicher Funktion ohne gemeinsame Abstammung nennt man analog.
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Ermittle homologe Organe bei Pflanzen.
TippsHier kann das Kriterium der Lage herangezogen werden.
LösungHier kann das Kriterium der Lage angewendet werden. Strukturen sind homolog, wenn sie in einem Bauplan die gleiche Lage einnehmen. Beispiele hierfür finden wir auch in der Pflanzenwelt. Homolog sind Laubblatt, Blattdorn und Blattranke. Der Stachel gehört nicht dazu. Er wird aus den oberen Zellschichten gebildet. Dornen sind Blattumbildungen der Sprossachse.
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Definiere den Begriff „Homologe Organe".
TippsDer Begriff „Homologie" kommt aus dem Griechischen und bedeutet übereinstimmen.
LösungAls Homologie bezeichnet man Ähnlichkeiten infolge gemeinsamer Abstammung. So sind also Organe homolg, die einen gemeinsamen Grundbauplan besitzen.
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Bestimme, ob die Merkmale analog oder homolog sind.
TippsAnalogie: Funktionsähnlichkeit, die nicht auf Verwandtschaft beruht, sondern auf Anpassung an ähnliche Lebensräume.
LösungDiese Ähnlichkeiten sind das Ergebnis der Angepasstheit an ähnliche Umweltfaktoren. Beide Tiere leben im Boden und graben Gänge, daher besitzen beide ähnliche Organe. Aber hier liegt keine Homologie vor, sondern eine Analogie.
Diese Funktionsähnlichkeit beruht nicht auf einer Verwandtschaft, sondern auf gleichen Lebensräumen.
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Super, danke! In der Schule hab ich es nämlich nicht so gut verstanden.
Super nachvollziehbar und anschaulich!!!
Klasse erklärt!
Super Video!! Danke!!