Ana- oder Homologie: Krokodil-Frosch-Flusspferd?

[ladydi]

HAllo wwwler!

Ich habe folgendes Problem:
Wenn man sich Krokodil, Frosch und Flusspferd in der Silhouette anschaut, sieht man, dass alle 3 eine flache Schnauze haben und, wenn diese Tiere sich im Wasser befinden, sie genau so liegen, dass Augen und NAsenlöcher in die Luft ragen, sonst aber vom Kopf nicht viel zu sehen ist.

Ist dies Analogie oder Homologie?
Bei einer Diskussion kamen wir auf keinen Konsens.
Zweifellos treffen die Homologiekriterien mehr oder weniger zu (allerdings m.E. nur auf die Wirbeltierschädel an sich), aber für mich erscheint das eher eine konvergente Entwicklung zu sein, die als Anpassungan den selben Lebensraum entstanden ist.
Somit ist dies kein Zeichen näherer Verwandtschaft (was ja Homologien sind), sondern eine Analogie.Oder?

Wie ist eure MEinung (am besten mit überzeugenden Argumenten unterfüttert ) ?

grüße
karlak

[Jo1_a88223]

Hallo,

Homologien gehen auf gleiche Stammesgeschichtliche Organe zurück, d.h., es gibt einen gemeinsamen Vorfahr, der ein Organ hatte, aus dem sich bei den Nachfahren die *homologen* Organe entwickelt haben. Das hat nichts mit dem Gebrauch dieser Organe zu tun. Meist macht die divergente Entwicklung der Organe das Erkennen von Homologien schwer. Man kann oft in der Embryogenese erkennen, dass die homologen Organe auch im Embryo eine ähnliche Entwicklung durchmachen.

So sind zB. Arm und Vogelflügel homologe Organe, weil es einen Fischartigen Vorfahr gab, der Vordere Extremitäten hatte (Flossen?), aus denen sich sowohl Arme als auch Vogelflügel entwickelt haben.

Analogien sind Folge konvergenter Entwicklungen von Organen, die *nicht* auf ein gemeinsames Merkmal bei einem Vorfahr zurückgehen, aber ähnliche Aufgaben erfüllen und somit ähnliche Funktionsprinzipen nutzen und oft auch ähnlich gebaut sind. Die Embryos zeigen keine ähnliche Entwicklung der analogen Organe.

Beispiel Auge von Mensch und Tintenfisch. Beide sind einander verdammt ähnlich. Es gab aber keinen gemeinsamen Vorfahr von Weichtieren und Wirbeltieren, der schon Augen besessen hätte. Die Augen haben sich bei diesen Gattungen also unabhängig voneinander entwickelt (sie sind zweimal „erfunden“ worden), und durch die ähnlichen Probleme haben sich sehr ähnliche Lösungen ergeben. In der Embryonalentwicklung sieht man, dass die Wirbeltier-Augen eigentlich ein speziell differenzierter Teil des Gehirns sind (sie entstehen aus Ausknospungen des ZNS), während die Tintenfisch-Augen aus Epidermalen Einstülpungen hervorgehen. Die Organ_anlagen_ sind also ganz unterschiedlich.

Ich habe folgendes Problem:

Die Form der Köpfe ist ähnlich, weil ähnliche Anforderungen ähnliche Lösungen haben. Es gibt Vorfahren dieser drei Gattungen, die waren schon richtige Wirbeltiere mit einem richtigen Wirbeltier-Kopf. Der Kopf ist bei allen damit natürlich homolog.

Eine Analogie stellt zB. der Rüssel des Elefanten und der „Rüssel“ von Ameisenbären sind analoge Gebilde: Der Elefantenrüssel ist eine lange Nase, während der Ameisenbär-„Rüssel“ eine lange Schnauze ist. Beide haben keinen gemeinsamen Vorfahren, der ein Organ hatte, aus dem sowohl eine Nase als auch eine lange Schnauze hervorgegangen wären.

Zweifellos treffen die Homologiekriterien mehr oder weniger zu
(allerdings m.E. nur auf die Wirbeltierschädel an sich), aber
für mich erscheint das eher eine konvergente Entwicklung zu
sein, die als Anpassungan den selben Lebensraum entstanden
ist.

Auch *innerhalb* homologer Reihen kann es divergente als auch konvergente Entwicklungen geben. Konvergenz ist ein notwendiges Kriterium für eine Analogie, aber kein hinreichendes! (Einen Führerschein zu haben ist eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung, um Autofahren zu können - wenn man „Schwarzfahren“ mal außer Acht läßt).

LG,
Jochen

[ladydi]

Hallo,

Homologien gehen auf gleiche Stammesgeschichtliche Organe
zurück, d.h., es gibt einen gemeinsamen Vorfahr, der ein Organ
hatte, aus dem sich bei den Nachfahren die *homologen* Organe
entwickelt haben. Das hat nichts mit dem Gebrauch dieser
Organe zu tun. Meist macht die divergente Entwicklung der
Organe das Erkennen von Homologien schwer. Man kann oft in der
Embryogenese erkennen, dass die homologen Organe auch im
Embryo eine ähnliche Entwicklung durchmachen.

So sind zB. Arm und Vogelflügel homologe Organe, weil es einen
Fischartigen Vorfahr gab, der Vordere Extremitäten hatte
(Flossen?), aus denen sich sowohl Arme als auch Vogelflügel
entwickelt haben.

Das ist soweit schon klar:
die Frage war eigentlich: sind die Silhoutetten dieser drei Tiere(nicht die Schädel an sich!), also nur die Form, homolog.
Normalerweise neutzt man den Begriff ja für Dingliches (wie z.B. eben die vielbesagte Wirbeltierextremität) und weniger für die Form an sich.

wenn Homolgie hier zuträfe würde das doch bedeuten, dass diese 3 Tiere aus einer Linie Stammen (und somit die Krokodile bspw. näher mit den Flusspferden als mit den Vögheln verwandt wären…)
Oder?
karlak

[Jo1_a88223]

Hallo,

Das ist soweit schon klar:
die Frage war eigentlich: sind die Silhoutetten dieser drei
Tiere(nicht die Schädel an sich!), also nur die Form, homolog.
Normalerweise neutzt man den Begriff ja für Dingliches (wie
z.B. eben die vielbesagte Wirbeltierextremität) und weniger
für die Form an sich.

Tja, das ist das Problem: Als biologische Fachbegriffe beziehen sich Homologie und Analogie eben auf die Organe und nicht auf deren Form.

Es ist richtiger, schlicht von einer „ähnlichen Kopfform“ zu sprechen. Der Fachausdruck Analogie ist sicher falsch, weil es sich nunmal nicht um analoge Organe handelt, sondern um homologe Organe. Sowas wie „homologe (bzw. analoge) *Form*“ gibt es nicht.

wenn Homolgie hier zuträfe würde das doch bedeuten, dass diese
3 Tiere aus einer Linie Stammen (und somit die Krokodile bspw.
näher mit den Flusspferden als mit den Vögheln verwandt
wären…)

Aber nein. Der Vogelkopf ist den anderen Köpfen auch homolog.

Oder?

Alleine aus der Form lassen sich keine Verwandschaftsbeziehungen ableiten, weil hier konvergente und divergente Entwicklungen beteiligt sein können (wohlgemerkt: bei *homologen* Organen).

LG
Jochen

[Andreas_acee7d]

Hallo Karlak

Wenn man sich Krokodil, Frosch und Flusspferd in der
Silhouette anschaut, sieht man, dass alle 3 eine flache
Schnauze haben

Bitte schaue Dir die Tiere noch mal genau von der Seite an. Mir fällt es sehr schwer, Gemeinsamkeiten zu entdecken.

und, wenn diese Tiere sich im Wasser befinden,
sie genau so liegen, dass Augen und NAsenlöcher in die Luft
ragen, sonst aber vom Kopf nicht viel zu sehen ist.

Die Nasenlöcher der Frösche ragen nicht aus dem Wasser. Der Schädel ist (bei den meisten Arten) gestreckt, um Stromlinienform zu erhalten. Die Nahrung wird meist außerhalb des Wassers lauernd mit einer Schleuderzunge gefangen. Bei erwachsenen Tieren wird die Nahrung komplett geschluckt, bzw. wenn nötig vorher die Flügel abgerissen. Eine Verstärkung der Kiefer ist nicht notwendig. Die Augen treten aus der Schädelebene heraus und erlauben es dem Tier, aus dem Wasser nach Fressfeinden Ausschau zu halten. Zudem ermöglicht ein Einziehen der Augen bei dem offenen Gaumendach erst das Schlucken.

(Die meisten) Krokodile sind Lauerjäger, spezialisiert auf zum Teil sehr große Wirbeltiere. Ihre Nasen ragen aus dem Wasser um ein längeres Lauern zu ermöglichen Dafür sitzen sie auf einem erhöhten Bereich der Schnauze (Prämaxillar- und vordere Maxillar-Knochen). Ebenfalls erhöht sitzen die Augen, um eine Sicht über Wasser zu ermöglichen. Eine weitere Tarnung ist am Besten abgetaucht zu erreichen. Die Kiefer sind extrem verstärkt, ein sekundäres Gaumendach und ein fleischiger Schlundlappen ermöglichen die Atmung bei geöffnetem Maul.

Nilpferde leben vegetarisch und haben im Wasser keine Feinde zu fürchten. Durch ihre Masse sinkt der größte Teil des Körpers ins Wasser. Dies ist auch notwendig, da das Wasser die Tiere kühlt. An Land würden sie tagsüber an Hitzschlag sterben. Daher sind die Tiere so weit wie Möglich von Wasser bedeckt. Die Nasenlöcher sind nach Vorne und Zentral Oben gelagert um möglichst energiesparend zu atmen.
Der gesamte Kieferbereich ist alles andere als flach. Ebenfalls kann man beim Nilpferd nicht von einer zugespitzten Schnauze sprechen.

Hier sind es unterschiedliche Probleme, die auf den ersten Blick ähnlich gelöst wurden. Bei etwas genauerer Betrachtung gibt es aber keine weiteren gemeinsamen Anpassungen. Damit liegt noch nicht einmal eine konvergente Entwicklung vor, sieht man bei der Erhöhung der Nasenöffnungen zwischen Krokodil und Nilpferd ab.

Wenn Du auf der Suche nach echten Analogien im Bereich bist, dann vergleiche den Schädelbau zwischen heutigen Krokodilen und (fossilen) Labyrinthodontiern (z.B. Mastodonsaurus, ein Amphib), (fossilen) Phytosauriern, sowie (fossilen) Choristoderen. Die typischen Vertreter dieser Tiergruppen besetzten die ökologische Nische, die heute von Krokodilen eingenommen wird und zeigen entsprechende konvergente Anpassungen.

Gruß
Andreas

[ladydi]

Hallo

Tja, das ist das Problem: Als biologische Fachbegriffe
beziehen sich Homologie und Analogie eben auf die Organe und
nicht auf deren Form.

Laut Wikipedia (und manch anderen FAchbüchern) gibt es schon auch homologe VErhaltensweisen, physiologische Vorgänge etc.
Demnach ist homolog, was auf ein homologes Gen zurückzuführen ist.
Und das ist hier bei den ähnlichen Kopfformen (bzw. -silhouetten) doch nicht der Falll, oder?

Es ist richtiger, schlicht von einer „ähnlichen Kopfform“ zu
sprechen. Der Fachausdruck Analogie ist sicher falsch, weil es
sich nunmal nicht um analoge Organe handelt, sondern um
homologe Organe. Sowas wie „homologe (bzw. analoge) *Form*“
gibt es nicht.

wenn Homolgie hier zuträfe würde das doch bedeuten, dass diese
3 Tiere aus einer Linie Stammen (und somit die Krokodile bspw.
näher mit den Flusspferden als mit den Vögheln verwandt
wären…)

Aber nein. Der Vogelkopf ist den anderen Köpfen auch homolog.

Das ist schon auch klar, dass der Kopf an sich homolog ist. Nur ist eben, die KopfFORM keine Hiomologie und somit auch KEIn Hinweis auf eine nähere VErwandtschaft.

Weiß übrigens nicht, warum der Artikel in das Zoologie Brett verschoben wurde, da das Problem ein allgemein-biologisches ist (an einem BEispiel aus dem Tierreich veranschaulicht…)
naja.

gruß
karlak

[Jo1_a88223]

Hallo,

Laut Wikipedia (und manch anderen FAchbüchern) gibt es schon
auch homologe VErhaltensweisen, physiologische Vorgänge etc.

Ja, das ist richtig. Ich habe den Kontrapunkt zur KopfFORM setzten wollen.

Demnach ist homolog, was auf ein homologes Gen zurückzuführen
ist.

So einfach ist das wiederum nicht. Es gibt recht große Probleme, Phänotypen zwischen Arten eindeutig auf ein oder mehrere Gene zurückzuführen, weil sich die Gene ja auch verändern. Recht kleine Änderungen zB. im Promoter-Bereich eines Transkriptionsfaktorgens kann tiefgreifende Veränderungen nach sich ziehen - oder auch nicht. Wann nun bezeichnet man das Gen als „anders“?

Außerdem ist der Begriff „homologes Gen“ leider schon vergeben: Homologe Gene sind Gene innerhalb einer Zelle, welche die selben Merkmale kodieren. Beispiel Blutgruppe: Das gibt es unterschiedliche Allele („A“, „B“ und „0“), und das im diploiden Organismus je ein Gen für jedes Merkmal (wie auch für die Blutgruppe) von der Mutter und eines vom Vater stammt, hat die Zelle das Gen für die Blutgruppe zweimal. Diese beiden Gene sind homolog. Es kann sich dabei um alle Zweier-Kombinationen der Allele handeln, also AA, AB, A0, BB, B0, 00). Da Gene in Chromosomen organisiert sind und die betreffenden homologen Gene nie auf ein und demselben Chromosom sitzen, gibt es ganze Chromosomen, die in Gehalt und Anordnung der Gene gleich sind, nur dass es sich bei den Genen um die Homologen handelt. Diese Chromosomen-Paare werden damit auch als homologe Partner bezeichnet.

Und das ist hier bei den ähnlichen Kopfformen (bzw.
-silhouetten) doch nicht der Falll, oder?

Nochmal: Entscheidend bei der evolutionären Homologie ist, dass die Grundanlage (des Organs, des Verhaltens, des Stoffwechselwegs) auf ein genetisches Grundkonzept zurückgeht, das in einem gemeinsamen Vorfahr verwirklicht war (und dann bei den nachkommen mehr oder weniger stark abgewandelt wurde). Das ist für die „flache Kopfform“ aber NICHT der Fall. Die „Flachheit“ hat sich bei den genannten Arten als Modifikation herausgebildet. Es ist auf keinen Fall eine Homologie. Es ist auch auf keinen Fall eine Analogie, weil es nicht Ähnliche Lösungen gleicher Probleme VERSCHIEDENER Organe (oder Verhaltensweisen oder Stoffwechselprozesse) sind, sondern es sind - wie gesagt - nur Modifikationen des SELBEN Organs. Es macht einfach keinen Sinn, hier von Homologie oder Analogie im evolutionären Kontext zu sprechen.

Das ist schon auch klar, dass der Kopf an sich homolog ist.
Nur ist eben, die KopfFORM keine Hiomologie und somit auch
KEIn Hinweis auf eine nähere VErwandtschaft.

Ja, ich glaube, da würde ich zustimmen.

Weiß übrigens nicht, warum der Artikel in das Zoologie Brett
verschoben wurde, da das Problem ein allgemein-biologisches
ist (an einem BEispiel aus dem Tierreich veranschaulicht…)
naja.

Ja, da stimme ich definitiv zu!

Ich beantrage, diesen Artikel wieder ins Bio-Brett zu verschieben. Es geht hier um biologische Konzepte und NICHT um Tierkunde! Es gibt Auch bei Pflanzen und Mikroorganismen Analogien und Homologien (Bsp. Kletterorgane, Ranken, Luftwurzeln, Dornen & Stacheln usw.)!

LG
Jochen

[Peter_Gschwender]

zusätzliche Bemerkung
Hallo Karlak!

Möchte hier noch auf eine Charakteristik der Begriffe „Homologie“ bzw. „Analogie“ hinweisen, die die Sache vielleicht etwas veranschaulichen kann.

Diese Begriffe sind nämlich immer in Bezug auf die Hierarchie des Systems der Lebewesen zu sehen. Ich meine damit, daß man oft nur ungenau von Homologie oder Analogie spricht und das Wesentliche dabei nicht erwähnt, wohl aber ist dieses Wesentliche immer implizit in der Aussage enthalten.
Es hängt davon ab, auf welcher Rangstufe man die Aussage macht.

Beispiel:

Das Flugorgan der Insekten und das der Wirbeltiere sind sicher Analogien. Auch innerhalb der Wirbeltiere sind „die Flügel“ analog zueinander entstanden, also unabhängig voneinander bei Fledermäusen und bei Vögeln.
—> folgende (ungenaue) Aussage: „die Flügel bei Vögeln und Fledermäusen sind analog“

Selbstverständlich sind die Extremitäten (und damit auch Flügel) bei den Wirbeltieren eine Homologie.
—> folgende (ungenaue) Aussage: „die Flügel bei Vögeln und Fledermäusen sind homolog“

Es sind die Flügel bei Vögeln und Fledermäusen also homolog und analog. Die scheinbare Paradoxie löst sich auf, wenn man die Aussagen klarer formuliert:

Die Flügel sind als homolog zu betrachten,wenn man die Gruppen der Vögel und Fledermäuse als stellvertretend für Wirbeltiere an sich nimmt. Hier betrachtet man mit „dem Merkmal Flügel“ eigentlich den Grundbauplan der Wirbeltierextremität.

Die Flügel sind als analog zu betrachten, wenn man die Gruppen der Vögel und Fledermäuse im einzelnen nimmt. Hier betrachtet man mit „dem Merkmal Flügel“ eigentlich das Flugorgan an sich.

Also explizit: die Knochen des Flügels sind homolog, die Federn und die Flughaut nicht.

Viele Grüße
Peter

[Michael_Bauer_c1319c]

Hallo Peter,

Eigentlich wird’s klar, wenn man sich ausnahmsweise mal die umgangssprachliche Bedeutung von „analog“ anschaut. Man könnte das so übersetzen: „in einem anderen Zusammenhang, aber trotzdem ähnlich“. Bsp.: Eine Schiffsschraube treibt das Schiff durch schräg gestellte, im Wasser rotierende Schraubenblätter an. Ein Flugzeugpropeller funktioniert in Luft völlig analog.

„homolog“ wird umgangssprachlich nicht verwendet, macht aber auch im Verständnis weniger Schwierigkeiten.

Als Antwort auf die Ausgangsfrage: Wirbeltierköpfe sind natürlich homolog. Die Ähnlichkeit der Form aufgrund ähnlicher Funktion ist eine „Konvergenz“. Von einer „Analogie“ wird man wohl kaum sprechen, weil hier ja keine „nicht-homologen“ Organe gleiche Aufgaben übernehmen.

Michael