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Homologie und Analogie helfen dir, Ähnlichkeiten zwischen Lebewesen richtig zu deuten. Zwei Strukturen können ähnlich aussehen, weil sie von einem gemeinsamen Vorfahren stammen. Ähnlichkeit kann aber auch entstehen, weil verschiedene Arten unabhängig voneinander an ähnliche Lebensweisen angepasst wurden.
- Du unterscheidest Homologie und Analogie sicher.
- Du erklärst Divergenz und Konvergenz an Beispielen.
- Du wendest die drei Homologiekriterien nach Remane an.
- Du erkennst, warum nur Homologien gute Hinweise auf Verwandtschaft sind.
Ähnlichkeit ist nicht immer Verwandtschaft
In der Evolution vergleicht man Merkmale von Lebewesen: Knochen, Organe, Verhalten, Stoffwechsel oder DNA. Eine Ähnlichkeit allein beweist aber noch nicht, dass zwei Arten eng verwandt sind. Entscheidend ist, warum die Ähnlichkeit entstanden ist.
Homologie bedeutet: Zwei Merkmale sind ähnlich, weil sie auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgehen. Analogie bedeutet: Zwei Merkmale erfüllen eine ähnliche Funktion, sind aber unabhängig entstanden.
Homologe Merkmale können heute sehr verschieden aussehen. Analoge Merkmale können dagegen sehr ähnlich aussehen, obwohl sie keinen gemeinsamen Grundbauplan haben. Genau diese Unterscheidung macht das Thema so wichtig.
Der Arm des Menschen und die Flosse eines Wals wirken verschieden, besitzen aber denselben Grundbauplan der Vordergliedmaßen. Das spricht für Homologie. Die Flügel eines Vogels und eines Insekts dienen beide dem Fliegen, sind aber unterschiedlich aufgebaut. Das ist Analogie.
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Homologie: gleicher Ursprung
Homologe Organe oder Strukturen gehen auf einen gemeinsamen Grundbauplan zurück. Im Laufe der Evolution können sie unterschiedliche Formen und Funktionen annehmen. Diese Entwicklung in verschiedene Richtungen nennt man Divergenz.
Divergenz ist die Auseinanderentwicklung verwandter Merkmale aus einem gemeinsamen Ursprung.
Ein klassisches Beispiel sind die Vordergliedmaßen der Wirbeltiere. Mensch, Hund, Vogel, Fledermaus und Wal nutzen sie unterschiedlich: greifen, laufen, fliegen oder schwimmen. Trotzdem findet man vergleichbare Knochenabschnitte in ähnlicher Anordnung.
Homolog heißt nicht: gleiches Aussehen. Homolog heißt: gemeinsamer Ursprung und vergleichbarer Grundbauplan.
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Analogie: gleiche Funktion, anderer Ursprung
Analoge Merkmale entstehen, wenn verschiedene Arten unter ähnlichem Selektionsdruck ähnliche Lösungen entwickeln. Dabei ist die Funktion ähnlich, aber der Grundbauplan verschieden. Diese unabhängige Annäherung nennt man Konvergenz.
Konvergenz ist die unabhängige Entwicklung ähnlicher Merkmale bei nicht nah verwandten Gruppen aufgrund ähnlicher Umweltbedingungen oder Lebensweisen.
Ein Maulwurf und eine Maulwurfsgrille graben beide im Boden. Deshalb haben beide grabtaugliche Vordergliedmaßen. Der Maulwurf ist aber ein Säugetier mit Innenskelett, die Maulwurfsgrille ein Insekt mit Außenskelett. Die Ähnlichkeit erklärt sich also durch die Lebensweise, nicht durch denselben Grundbauplan.
Die stromlinienförmige Körperform von Hai, Delfin und Pinguin hilft beim Schwimmen. Diese Gruppen sind aber nicht alle eng miteinander verwandt. Die ähnliche Form ist eine Anpassung an Bewegung im Wasser.
Analog heißt: ähnliche Aufgabe oder Form, aber kein gemeinsamer Grundbauplan als Erklärung.
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Kriterium der Lage
Adolf Remane formulierte drei Homologiekriterien. Das erste ist das Kriterium der Lage. Es fragt, ob Strukturen in einem vergleichbaren Bauplan dieselbe Position einnehmen.
Nach dem Kriterium der Lage sind Merkmale homolog, wenn sie in einem vergleichbaren Gefügesystem dieselbe Lage haben.
Bei Vordergliedmaßen von Wirbeltieren findet man oft dieselbe Grundreihenfolge: Oberarmknochen, Unterarmknochen, Handwurzel, Mittelhand und Finger. Einzelne Teile können verkürzt, verlängert, verschmolzen oder reduziert sein. Die Lagebeziehungen bleiben trotzdem erkennbar.
Beim Pferd sind einige Finger stark zurückgebildet, beim Menschen sind fünf Finger deutlich ausgebildet. Trotzdem lassen sich beide Vordergliedmaßen über die Lage der Knochen im Grundbauplan vergleichen.
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Kriterium der spezifischen Qualität
Manchmal reicht die Lage nicht aus. Dann hilft das Kriterium der spezifischen Qualität. Es betrachtet viele besondere Einzelmerkmale einer Struktur. Je komplexer die Übereinstimmungen sind, desto unwahrscheinlicher ist eine unabhängige Entstehung.
Nach dem Kriterium der spezifischen Qualität sind Strukturen homolog, wenn sie in vielen besonderen Einzelmerkmalen übereinstimmen.
Ein oft verwendetes Beispiel ist der Vergleich von Säugetierzähnen und bestimmten Haischuppen. Auf den ersten Blick wirken sie sehr verschieden. Im inneren Aufbau und in Materialien zeigen sie aber auffällige Übereinstimmungen.
Spezifische Qualität bedeutet: Nicht nur grob ähnlich, sondern in vielen besonderen Details vergleichbar.
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Kriterium der Stetigkeit
Das dritte Homologiekriterium ist die Stetigkeit, auch Kontinuität genannt. Es fragt, ob scheinbar verschiedene Strukturen durch Zwischenformen oder Entwicklungsreihen verbunden werden können.
Nach dem Kriterium der Stetigkeit sind Strukturen homolog, wenn sie sich durch Zwischenformen oder nachvollziehbare Entwicklungsreihen verbinden lassen.
Ein Beispiel ist der Blutkreislauf bei Wirbeltieren. Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere zeigen unterschiedliche Kreislaufsysteme. Übergangsformen machen aber nachvollziehbar, wie aus einfacheren Formen stärker getrennte Kreisläufe entstehen konnten.
Auch Fossilien können Stetigkeit stützen, wenn sie Merkmalszustände zeigen, die zwischen zwei bekannten Formen liegen.
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Homologie und Analogie in Aufgaben erkennen
In Schulaufgaben hilft dir ein einfacher Ablauf. Frage zuerst nach dem Grundbauplan. Gibt es gleiche Lagebeziehungen, besondere Detailübereinstimmungen oder Zwischenformen? Dann spricht viel für Homologie. Gibt es dagegen vor allem gleiche Funktion bei verschiedenem Aufbau? Dann spricht viel für Analogie.
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Nur Homologien sind starke Hinweise auf Verwandtschaft. Analogien zeigen vor allem ähnliche Anpassungen an ähnliche Bedingungen.
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Zusammenfassung
Homologie und Analogie unterscheiden zwei Arten von Ähnlichkeit. Homologe Merkmale gehen auf einen gemeinsamen Ursprung zurück und sind Hinweise auf Verwandtschaft. Analoge Merkmale erfüllen ähnliche Funktionen oder sehen ähnlich aus, sind aber unabhängig durch ähnliche Umweltbedingungen entstanden.
Homologie wird mit drei Kriterien geprüft: Lage, spezifische Qualität und Stetigkeit. Divergenz beschreibt die Auseinanderentwicklung homologer Merkmale, Konvergenz die unabhängige Annäherung analoger Merkmale. Für Evolutionsaufgaben gilt: Nicht jede Ähnlichkeit ist ein Verwandtschaftsbeleg.