Theorie:
Homolog sind Strukturen, deren Ähnlichkeit auf gleicher Gen-Information, die von Elternorganismen an ihre direkten Nachkommen weitergegeben werden, basieren. Es gibt keine Methode, die absolut sichere Aussagen über Homologie zulässt.
Um eine möglichst objektive Bewertung vergleichbarer Merkmale zu bekommen, wurden sogenannte Homologie-Kriterien erarbeitet, bei deren vollständiger Erfüllung eine hohe Wahrscheinlichkeit gemeinsamer Abstammung zweier Strukturen vorliegt.
1.) Kriterium der Lage
Findet man Skelette zweier verschiedener Arten, werden sich viele Knochen allein aufgrund ihrer Form ähneln. Um ihnen aber Homologie zuzuschreiben, müssen sie am Skelett an gleichen Stellen und in gleicher Lage im Verhältnis zu benachbarten Knochen vorkommen.
Beispiel:
Ein Beispiel für homologe Knochenstrukturen kennen wir von der Entwicklung der Gehörknöchelchen: Die Reptilien haben ein primäres Kiefergelenk, welches aus drei Knochen besteht. Bei der Entwicklung der Säugetiere verändern diese drei Knochen Form und Funktion. Aus ihnen entstehen die Gehörknöchelchen des Mittelohrs (Hammer, Amboss und Steigbügel). Die Lage zueinander verändert sich jedoch nicht und sie sind zu den drei Knochen des primären Kiefergelenkes homolog. Bei den Säugetieren entsteht stattdessen ein sekundäres Kiefergelenk.
a Trommelfell
b Hammer
c Amboss
d Steigbügel
e Mittelohr
2.) Kriterium der spezifischen Qualität
Eine Leber bleibt eine Leber egal an welcher Stelle sie am oder im Körper sitzt. Sie weist eine Fülle von Sondermerkmalen auf, die ihrer Funktion entsprechen (Biochemie, Zellmorphologie, etc.) und sie deshalb aufgrund ihrer "spezifischen Qualität" homologisierbar macht.
Beispiel:
Ein Beispiel dafür ist die Entwicklung der Schuppen bei den Knochenfischen. Der Körper der Knorpelfische ist mit feinsten Zähnchen bedeckt, die den Strömungswiderstand verringern. Bei der Evolution der Knochenfische entstehen aus diesen Zähnchen die Schuppen, die nun eine Schutzfunktion übernehmen. Die Verringerung des Strömungswiderstandes wird von einer Schleimschicht übernommen. Untersucht man die Hautzähnchen und die Schuppen mit einem Mikroskop, dann erkennt man, dass sie aus gleichen Gewebeschichten aufgebaut sind. Sie sind also homolog.
3.) Kriterium der Stetigkeit oder Kontinuität
Unähnliche und verschieden gelagerte Organe sind auch dann homolog, wenn sie durch Zwischenformen verbunden sind, die sich ihrerseits nach dem 1. und 2. Kriterium homologisieren lassen.
Solche Zwischenformen können Fossilien sein. Diese müssen noch nicht einmal in direkter Verwandtschaft zum betrachteten Organismus stehen, es können auch Bauplantypen sein, die den Weg der Evolution modellhaft beschreiben.
Beispiel:
So ist der Archaeopteryx kein realer Urahn unserer heutigen Vögel. Er steht als Modell für den evolutionären Wandel vom Reptil zum Vogel.
Es können auch Embryonalstadien während der Keimesentwicklung (Ontogenese) verglichen werden und so eine Homologie festgestellt werden.
Manche Merkmale können auch mehreren Homologiekriterien zugeordnet werden.
Beispiel:
Die Gehörknöchelchen, die wir beim Kriterium der Lage als Beispiel kennengelernt haben, können auch im Zusammenhang mit dem Kriterium der Stetigkeit als homolog betrachtet werden. Einerseits hat sich ihre Position zueinander während der Entwicklung nicht verändert (Kriterium der Lage), andererseits hat sich ihre Position im Schädel sehr wohl verändert (Kriterium der Stetigkeit).
Wichtig!
Um zu bestimmen, ob zwei ähnliche Merkmale tatsächlich homolog sind, können drei Kriterien der Homologie herangezogen werden.
Quellen:
Ruso, Bernhart. 2011. BIOLOGIE. Skriptum. Wien: Dr. Roland GmbH, 2011. 3.Auflage