Homologie

Unter einer Homologie versteht man eine Ähnlichkeit aufgrund gleicher oder zumindest stark ähnlicher Erbinformation.

Ähnliche Erbinformation führt zu ähnlichen Proteinen, ähnliche Proteine katalysieren ähnliche chemische Reaktionen, dies führt zu ähnlichen Differenzierungs- und Wachstumsprozessen und schließlich zu einem ähnlichen Phänotyp.

Nicht immer sind Homologien als solche erkennbar. Im Laufe der Evolution passen sich Lebewesen an ihre Umwelt an, dabei verändert sich das äußere Erscheinungsbild teils erheblich. Die Organe werden umgebildet, übernehmen teilweise sogar eine neue Funktion (Funktionswechsel). Die Vorderbeine der Wal-Vorfahren wurden zu Flossen, ebenso die Vorderbeine der Robben-Vorfahren. Die Vorderbeine der Vorfahren des Maulwurfs dagegen haben sich zu effektiven Grabschaufeln umentwickelt, während die Vorderbeine der Fledermaus-Vorfahren zu Flügeln wurden.

Wir haben hier eine typische divergente Entwicklung vorliegen, wie sie bei der adaptiven Radiation von Arten nicht selten ist.

Daher kann man die Entstehung von Homologien auch umschreiben mit: "Unähnlichwerden von etwas ursprünglich Ähnlichem".

Da Homologien nicht immer leicht zu erkennen sind, hat man eine Reihe von Homologiekriterien aufgestellt, die erfüllt sein müssen, damit eine Ähnlichkeit als Homologie und nicht als Analogie gilt. Nur wenn eine Homologie erwiesen ist, kann man die gefundene Ähnlichkeit zur Konstruktion eines Stammbaums verwenden.

Die morphologischen Stammbäume, die man früher mit Hilfe von äußerlichen Übereinstimmungen und Homologiekriterien aufgestellt hat, werden heute zunehmend durch molekulare Stammbäume, vor allem auch DNA-Stammbäume bestätigt ^[1].

Orthologien und Paralogien

Auf genetischer Ebene unterscheidet man bei den Homologien zwischen Orthologien und Paralogien.

Wenn sich eine Art im Laufe der Evolution in zwei Tochterarten aufspaltet, bleiben die Gene ja meistens erhalten, bis auf geringe Änderungen in der Basensequenz, die auf Mutation und Selektion zurückgehen. Zwei "homologe" Gene in den beiden Tochterarten werden dann als orthologe Gene bezeichnet.

Wenn bei einer Art eine Genduplikation auftritt, entstehen ja aus einem Gen zwei zunächst identische Gene, die dann aber im Laufe der Evolution unterschiedliche Wege gehen können. Zwei solche Gene, die auf ein gemeinsames Muttergen zurückzuführen sind, werden als paraloge Gene bezeichnet ^[2].