Homologie

Définition

L'homologie consiste à identifier un caractère commun, homologue à plusieurs êtres vivants, et qu'ils ont hérité de leur ancêtre commun. Elle est donc la similarité de structure attribuable à un ancêtre commun dans deux espèces ou plus.

Une homologie est l'expression de la même combinaison génétique et supposée d'un ancêtre commun. Ex. il y a homologie entre le bras humain et une aile de chauve-souris.

L'homologie des ailes de chauve-souris et bras des Hommes :

L'homologie des ailes d'une chauve-souris et des bras d'un homme reste dans le domaine des mammifères. La fonction de ces deux types de membres antérieurs n'est pas la même.

Explications

L'homologie de séquence entre les séquences de protéines ou d'ADN est définie de manière similaire en termes d'ascendance partagée. Deux segments de l'ADN peuvent avoir une ascendance partagée en raison d'un événement de spéciation (orthologues) ou d'un événement de duplication (paralogues).

L'homologie parmi les protéines ou l'ADN est déduite de leur similarité de séquence. Une similarité significative est une preuve solide que deux séquences sont liées par une évolution divergente d'un ancêtre commun. Les alignements de séquences multiples sont utilisés pour découvrir les régions homologues.

L'homologie reste controversée dans le comportement des animaux, mais il existe des preuves suggérant que, par exemple, les hiérarchies de dominance sont homologues chez les Primates.

Opposée à la convergence, l'homologie est un consensus de mode de comportements identiques ou de structures biologiques identiques qui tendent à se coordonner (contraire d'analogie).

Dans l'étude comparative des êtres vivants, l'homologie est la relation qui existe entre deux parties organiques différentes lorsque leurs déterminants génétiques ont la même origine évolutive. Il existe une certaine homologie entre certains organes de deux espèces différentes, lorsque tous deux dérivent de l'organe correspondant de leur ancêtre commun, indépendamment de leur degré de disparité.

Les quatre membres pairs des vertébrés à mâchoires (Gnathostomes), des requins aux oiseaux ou aux mammifères, sont homologues. De même, la fin de la jambe d'un cheval est homologue au majeur de la main et du pied humains.

Dans un cadre évolutionniste, les caractères homologues peuvent être retracés au même état de caractère dans l'ancêtre commun des taxons qui le possèdent ou considérés comme une série de transformation du même état de caractère.

En mathématiques

L'homologie est un concept utilisé dans de nombreuses branches de l'algèbre et de la topologie. Historiquement, le terme "homologie" a été utilisé pour la première fois dans un sens topologique par le mathématicien français Henri Poincaré (1854–1912). Pour lui, cela signifiait à peu près ce qu'on appelle aujourd'hui un bordisme, ce qui signifie qu'une homologie était considérée comme une relation entre des variétés mappées dans une variété. De telles variétés forment une homologie lorsqu'elles forment la limite d'une variété de dimension supérieure à l'intérieur de la variété en question.

Pour simplifier la définition de l'homologie, Poincaré a simplifié les espaces qu'il traitait. Il supposait que tous les espaces qu'il traitait avaient une triangulation (c'est-à-dire qu'ils étaient des "complexes simpliciaux"). Puis, au lieu de parler d'"objets" généraux dans ces espaces, il s'est limité aux sous-complexes, c'est-à-dire aux objets dans l'espace constitués uniquement des simplexes dans la triangulation de l'espace. Finalement, la version de Poincaré de l'homologie a été supprimée et remplacée par l'homologie singulière plus générale. L'homologie singulière est le concept que les mathématiciens entendent par "homologie".

Dans l'usage moderne, cependant, le mot homologie est utilisé pour désigner un groupe d'homologie. Par exemple, si quelqu'un dit "X fait Oui en calculant l'homologie de Z", il veut dire "X fait Oui en calculant les groupes d'homologie de Z". Mais parfois, l'homologie est utilisée de manière plus large dans le contexte d'une "homologie dans un espace", qui correspond à des groupes d'homologie singuliers.

Homologie, analogie, homodynamique

Une analogie, d'autre part, est une structure similaire à une autre ou qui a la même fonction, mais dont le développement et l'origine embryonnaires sont différents. Ils n'apparaissent pas dans un ancêtre commun, c'est le fruit de la convergence évolutionnaire.

L'homodynamique se réfère à ces inductions embryologiques qui ont les mêmes conséquences dans deux organismes différents. Par exemple, il y a homodynamisme lorsque l'épiderme de grenouille embryonnaire, transplanté dans la région d'un embryon de salamandre qui devait devenir une mâchoire, produit une mâchoire de grenouille sur la tête de la salamandre. Il y a donc une similitude dans la capacité de répondre au même inducteur de la même manière.

Exemples

Les bras humains et les nageoires des baleines ont le même ancêtre commun, mais ils n'ont pas la même fonction : ils sont homologues.

L'un des exemples les plus représentatifs d'homologie est celui entre le cartilage branchial du poisson, la mâchoire des reptiles et l'oreille moyenne des mammifères :

• Les arcs branchiaux du poisson sans mâchoire ont évolué pour former la mâchoire du poisson mandibulé. Les arcs branchiaux étaient au-dessous de la bouche, de sorte que lorsque les fentes branchiales ont été saisies avec des éléments cartilagineux, ils ont encerclé la bouche pour former la mâchoire.
• La partie supérieure de la deuxième arche branchiale qui soutenait la branchie devint l'os hyomandibulaire, qui soutenait le crâne, en le joignant à la mâchoire. Lorsque les vertébrés occupaient la terre, ils étaient soumis à de nouvelles pressions sélectives, en particulier, comment entendre dans un nouveau milieu : l'air. L'os mandibulaire était un excellent candidat pour remplir cette fonction, car il est proche de la cage tympanique et l'os est un matériau idéal pour la transmission du son. Ainsi, l'os mandibulaire a commencé à remplir une double fonction : il a continué à agir comme un "pilier" du crâne tout en servant d'émetteur de son. Au fur et à mesure que les vertébrés terrestres subissent des changements de posture, de mode de locomotion et de structure mandibulaire, le crâne n'a plus besoin du renfort de l'os hyomandibulaire, qui pourrait se spécialiser en devenant l'étrier.
• Chez les amphibiens, les reptiles et les oiseaux, la partie postérieure du cartilage forme l'os quadratique de la mâchoire supérieure et l'os articulaire de la mâchoire inférieure. Ces os sont connectés et articulent les mâchoires supérieure et inférieure. Chez les mammifères, cependant, cette articulation existe dans une autre région (os dentaires et postorbitaires), les libérant pour acquérir de nouvelles fonctions. L'os quadratique de la mâchoire supérieure reptilienne a évolué dans l'os incus de l'oreille moyenne des mammifères, et l'os articulaire de la mâchoire inférieure reptilienne est devenu la malléole.

Homologie spéciale et homologie sérielle

On peut aussi parler d'homologie interne dans un organisme ou dans une espèce. Il y a une homologie sérielle entre des organes répétés, tels que les différentes feuilles d'une plante ou les trois paires de pattes d'un insecte; en ce sens, le pouce et le gros orteil sont homologues.

Dans un autre ordre de choses, il y a homologie spéciale entre les organes sexuels externes des deux sexes chez les mammifères, comme on le voit parfois dans les cas de développement anormal. C'est le cas, par exemple, de la relation entre le clitoris et le pénis, ou entre le scrotum et les lèvres de la vulve.

Homohydre

Un végétal homohydre est une plante terrestre dont la teneur en eau doit être constante et qui exige de ce fait une humidité atmosphérique importante. Le phénomène associé en homologie est la monohydrie.

L'homohydrie (monohydrie) est la régulation de l'hydratation interne (conduites d'eau et cire sur pommes) des plantes vasculaires.

En rapport avec "homologie"

• homologue

  

  Un homologue, en biologie, indique ce qui a été hérité d'un ancêtre commun (issu de l'homologie).

• molécules homologues

  

  Deux molécules sont homologues lorsque leurs séquences protéiques ou nucléotidiques présentent des similitudes : même élément pour une position donnée dans...

• organes homologues

  

  Des organes homologues se présentent par paire, et présentent le même plan d'organisation et les mêmes relations avec les organes voisins.

• recombinaison homologue

  

  La recombinaison homologue est une voie de réparation de la rupture double brin de l'ADN qui protège le génome de l'instabilité chromosomique.