САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

К статье гомологичные и аналогичные органы

Здравствуйте, уважаемые читатели  блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru. Продолжаю рубрику «Из диалогов в комментариях». Данная статья  касается вопросов определения у животных или растений гомологичных и аналогичных органов. Заданий, требующих определить гомологичными или аналогичными  являются те или иные органы, в КИМах ЕГЭ или ОГЭ бывает довольно много. Но часто на такие задания  в руководствах разных авторов даются диаметрально противоположные ответы.

В  статье «Гомологичные и аналогичные органы» я уже обращал внимание на одну из ошибок учебных пособий.  Гомологичные органы не всегда выполняют только РАЗЛИЧНЫЕ функции, а  могут выполнять как и аналогичные органы  СХОДНЫЕ функции. Но оказывается, что и это мое замечание не всегда позволяет дать четкий критерий определению тех или иных органов.

А вот  комментарии читателей  блога  к статье «Гомологичные и аналогичные органы» позволили обнаружить еще одну возможную причину различной трактовки одних и тех же примеров по сопоставлению гомологичных и аналогичных органов.

Лариса: Борис Фагимович, хочется знать Ваше мнение. В сборнике Рохлова: крылья совы и крылья летучей мыши — гомологи, все правильно, согласна. В сборнике Калиновой: те же крылья совы и летучей мыши — эволюционный процесс — конвергенция (значит аналоги)? Возможно ошибка…

И  еще в сборнике Рохлова ласты дельфина и ласты крылья пингвина — конвергенция, что же выходит, что это  аналоги? Тоже ошибка? У двух авторов?

Б.Ф. К сожалению, ни мы с вами, ни тем более школьники на экзамене никаким образом не смогут «проинтуичить» какой ответ задуман авторами-составителями. Трудно даже представить, поможет ли апелляция, если экзаменуемый, ответив правильно, решит доказать свою правоту комиссии, где будут преподаватели, склонные считать правильным неверный ответ задуманный авторами-составителями.

В приводимых Вами примерах в определении гомологов или аналогов следует исходить из главного —  общности (или различном) происхождении органов.. Все приводимые Вами примеры — это видоизменения передних конечностей позвоночных животных (бесспорно общее происхождение), значит это несомненно гомологичные органы.

Лариса: Спасибо, Борис Фагимович. В общем, можно со спокойной совестью детям говорить, что это ошибка. Я их готовлю к таким ситуациям. Объясняю, что ситуация патовая и ничего не поделать. Неприятно, конечно, но таких вопросов будет немного. А может и не оказаться  в работе вовсе.

АлексейНе знаю, насколько совесть будет спокойна. Я тоже занимаюсь тем, что ищу способ объяснить наглядно школьникам вопрос возникновения аналогичных и гомологичных органов. Проблема в том, что в школьном курсе не предусмотрено рассмотрения многих смежных вопросов, например, понятия параллельной эволюции, что в вашем примере имеет место.

«По определению параллелизм (параллельная эволюция) — это независимое возникновение сходных признаков гомологичных структур в ходе филогенеза  родственных, ранее дивергировавших таксонов (Шмальгаузен, 1969; Osborn, 1902, цит. по Воробьевой, 1980; Scott, 1896)…

Поскольку все организмы более или менее родственны между собой, отличия параллелизма от конвергенции, схождения признаков, не четки. Ряд авторов (Haas, Simpson, 1946, Mayr, 1971) попытались ввести генетический критерий, считая, что параллелизмы возникают на сходной генетической основе, а конвергенции — на различной.

К этим воззрениям близки представления А. Ромера (Romer, 1949) и И. И. Шмальгаузена (1982), отмечавших, что параллелизм возникает у организмов на сходной основе, тогда как конвергенция лишь следствие приспособления к одинаковым условиям среды». Проще говоря, если организмы имеют общего предка и сходные гены, на основе которых развиваются сходные признаки, то они являются результатом параллельной эволюции (а до этого дивергентной). Если же таксоны не родственны и не имеют общей генетической основы, то это конвергенция. Ну как-то так.

Б.Ф.Здравствуйте, Алексей! Большое спасибо за Ваше такое неравнодушное отношение к обучению биологии, за такой полный, развернутый ответ на вопрос о многих «накладках», которые бывают в толковании наличия у организмов гомологичных или аналогичных органов. Комментарий мало кто прочитает, а ценность его, думаю,  велика, поэтому я помещаю  его в эту отдельную статью по гомологичным и аналогичным органам в категорию «Из диалогов в комментариях».

Людмила: Меня очень занимает такой вопрос, в реальном варианте ЕГЭ в ключах крылья совы и летучей мыши относят к конвергенции, то есть, это аналогичные органы. Но передние конечности позвоночных — это же гомологи !

Б.Ф.: Дело в том, что, как правильно пишет Алексей, крылья птиц и некоторых млекопитающих — это результат параллелизма у ранее дивергировавших родственных групп (а не конвергенции). Поэтому к ним и не надо «лепить» ярлык аналогичных органов — это гомологичные органы.

Алексей: В данном вопросе, при подготовке к экзамену, я считаю вообще более правильным рассматривать раздельно эволюционные процессы — конвергенцию и дивергенцию — при которых происходит, соответственно, сближение и расхождение признаков. И  гомологичные и аналогичные органы, которые развиваются, соответственно, из одинаковых или разных зародышевых зачатков.

И те, и другие могут появляться в результате конвергентной эволюции (хотя в науке это и открытый вопрос). Именно из таких соображений, я думаю, и исходят составители современных тестовых заданий. То же самое касается функции гомологичных органов. Она может быть одинакова, а может отличаться. Чтобы у учащихся не было стойких стереотипов, из-за которых они делают ошибки в ответах.

Б.Ф.: Да, Алексей, вполне согласен с Вами. Сами знания эволюционных процессов дивергенции и конвергенции не всегда дают четкие критерии формирования у организмов гомологичных или аналогичных органов, поэтому за единственный  гарантированный критерий следует брать сходство или различие в происхождении органов.

Итак: у гомологичных органов — обязательно общее происхождение, а функции могут быть как различными, так и сходными; у аналогичных органов — обязательно различное происхождение и обязательно сходные функции.

Кристина: Здравствуйте. Помогите, пожалуйста, выполнить задание. Назовите причины большего внешнего сходства аналогичных органов по сравнению с гомологичными.

Б.Ф.:  Аналогичные органы — это такие органы, которые, хотя и имеют различное происхождение (эмбрионально формируются из разных зародышевых листков), но выполняют сходные функции. А раз функции сходные, то и внешне они должны выглядеть одинаково (похоже). Например, конечности позвоночных животных и насекомых, крылья птиц и насекомых.

А гомологичные органы, наоборот, хотя и имеют общее происхождение, но, как правило, выполняют разные функции и поэтому не похожи (например, конечности разных отрядов млекопитающих сильно отличаются: у крота — роющие, у хищных — служат для быстрого передвижения по суше, у китообразных и ластоногих — превращены в ласты).

Татьяна: Борис Фагимович, выручайте. Такой простой вопрос: когти барсука и ногти обезьяны — это гомологи? Ведь так? Во-первых, один тип, один класс, во-вторых, производные эктодермы. Составители теста заверяют в обратном, называя их аналогами. Или я заблуждаюсь?

Б.Ф.: «Заблудились» явно не Вы (и, думаю, не составители такого простого задания). Ошибки обычно появляются при переписывании ответов.

ЗояУ меня возникли затруднения в ответе на такой вопрос: строение глаз каких животных имеет конвергентное сходство по наличию хрусталика и сетчатки с глазами млекопитающих: СТРЕКОЗА-КОРОМЫСЛО, МАЛЯРИЙНЫЙ КОМАР, ОБЫКНОВЕННЫЙ ОСЬМИНОГ, БОЖЬЯ КОРОВКА, КУБОМЕДУЗА, ВИНОГРАДНАЯ УЛИТКА, БУРАЯ ПЛАНАРИЯ, ОМАР, ГИГАНТСКИЙ КАЛЬМАР, РАПАНА, МИДИЯ, НЕРЕИС, ПОЛИХЕТА.

Я ответила: обыкновенный осьминог, гигантский кальмар и все насекомые, но сомневаюсь в правильности своего ответа.

Б.Ф.У насекомых как сложные глаза (фасеточные), так и простые глазки имеют иное строение, чем глаза позвоночных животных. А вот у головоногих моллюсков (осьминог, кальмар) глаза, действительно, имеют сходное строение с глазами позвоночных.

Зоя:  Но в пособии  под редакцией Н.В.Чебышева на стр.279 приведена схема фасеточного глаза и дано описание кутикулы — физиологическая роговица, по своей роли. Столбики, наружная часть которых прозрачна, выполняют роль хрусталика, а внутренние, чувствительные к свету и потому аналогичны сетчатке. В вопросе же стоит конкретно: конвергентное, следовательно, аналогичное, по наличию хрусталика и сетчатки. Если ссылаться на вышеприведённую Вами таблицу, то, да, происхождение  разное, но функция одинаковая, тогда получается есть конвергенция по функции. Так, или я неправа?

Б.Ф.: «Очень убедительная речь прокурора». Если без шуток, то Вы оказались  правы, поскольку в вопросе речь идет о конвергенции, которая и не требует близкого анатомического сходства в строении. Вот так, «в споре рождается истина» и, думаю, наша дискуссия по этому вопросу для учащихся может быть очень поучительной.

Станислав: Борис Фагимович, как все же с лёгкостью научиться отличать гомологичные органы от аналогичных?

Б.Ф.: Гомологичные органы — у родственных организмов, то есть всегда имеют общее происхождение (результат дивергенции, приспособления к различным условиям обитания, либо параллелизма у родственных, ранее дивергировавших групп).

Аналогичные органы — у не родственных организмов, то есть всегда имеют различное происхождение (результат конвергенции, приспособления к сходным условиям обитания).

Инга: Борис Фагимович, а на уровне какого таксона будет считаться различное происхождение органа? В некоторых руководствах указывается, что задние конечности кенгуру и тушканчика являются аналогичными органами, так как кенгуру относятся к сумчатым, а тушканчик к плацентарным млекопитающим.

Б.Ф.: Не представляю себе, чтобы существовали какие-либо руководства по биологии (кроме неправильно составленных тестовых заданий), где бы конечности млекопитающих считались бы не гомологичными, а аналогичными органами. Конечности всех организмов подтипа Черепные (или Позвоночные) являются гомологичными. Различным (аналоговым) будет происхождение сходных органов у разных типов организмов.

Светлана: К аналогичным органам относятся: 1) ласты ихтиозавра и рука человека; 2) глаз кальмара и человека; 3) плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы; 4) крыло птицы и конечность крота. Я ответила 2, но вроде как чешуя акулы и зубы пресмыкающихся тоже аналогичные органы?

Б.Ф.: Плакоидная чешуя акулы и зубы ящерицы имеют одинаковое эктодермальное происхождение и выполняют разные функции — значит они гомологи.

Светлана: Аналогичные органы: 1) лепестки розы и листья капусты (это гомологи, потому что лепестки розы это видоизменения тычинок, тычинки — видоизменения листьев); 2) листья паслёна и усы гороха (гомологи); 3)  шипы розы и кактуса (аналоги, так как  шипы розы — видоизмененные побеги, а шипы кактуса — видоизмененные листья); 4) шишка ели и стробила хвоща (не знаю, гомологи наверно). Думаю ответ 3.

Б.Ф.: Вы правильно ответили 3. А шишки хвойных и стробилы хвощей — видоизмененные побеги (гомологи).

Светлана: Что из перечисленного является видоизменением листьев? 1) кожица яблока (нет); 2) лепесток розы (да); 3) усик гороха (да); 4) цветоложе (нет); 5) иголка кактуса (да); 6) иголка шиповника (нет). Итак ответы: 235

Б.Ф.: Считаю Ваши ответы правильными.

СветланаА зубы кошки и акулы это  гомологи?

Б.Ф.: В происхождении зубов млекопитающих до сих пор много «белых пятен». Только эмаль зубов можно считать зктодермального происхождения, а дентин — это уже соединительно-тканная структура (а, значит, мезодерма). Зубы же у акулы — это видоизмененные чешуи, значит у них только эктодермальное происхождение. Скорее всего у составителей тестов это пример аналогичных, а не гомологичных органов.

Напрашивается вопрос: зачем требовать на экзамене за среднюю школу от учащихся таких узких знаний частной эмбриологии? Понятно — вопрос «в воздух»…

Оля: Какие органы гомологичные или аналогичные свидетельствуют об эволюционном родстве их владельцев и почему?

Б.Ф.: Об эволюционном родстве организмов свидетельствуют такие их органы, которые называются гомологичными, так как по определению: гомологичные — это такие органы, которые  развиваются из одних и тех же зародышевых листков, то есть имеют общее происхождение.

Особенно яркими примерами гомологичных органов у позвоночных животных может служить строение скелета. Сравнительно-анатомические исследования показали, что, например ласты кита, лапы крота, конечности крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение разных функций, имеют сходные черты строения и общее происхождение. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие — срастаться, могут изменяться относительные размеры костей, однако во всех случаях эти органы развиваются сходным образом из одинаковых эмбриональных зачатков.

Примерами гомологии у растений являются перистосложный лист гороха с усиками и прилистниками, кувшинчики насекомоядного растения непентеса, стеблевые чешуи хвоща, колючки барбариса, почечные чешуи.

Наличие у организмов разных групп гомологичных органов позволяет установить степень родства между ними, проследить их эволюцию.

Светлана: Борис Фагимович, у меня  не возникает трудностей с гомологами животных, но с гомологами растений бывает призадумываюсь. Вот и сегодня разбиралась с вопросом, что является гомологами у растений1) листья и шипы;  2) семена растений и споры мхов; 3) усики клубники и воздушные корни; 4) бутон цветка и почка.

Я думаю 1) ответ. А в источнике (откуда этот вопрос) правильный ответ 2. Не могли бы вы пролить свет на верное решение?

Б.Ф.: Ваш ответ 1) подошел бы, если бы словами шипы и колючки обозначалось одно и тоже. Но к видоизменениям стебля относятся слова и шипы, и колючки (что собственно одно и тоже), а вот видоизменения листьев имеют только термин колючки. Значит и ответ 1)  не подходит.

А вот ответ 2) действительно правильный. Семена произошли от разноспоровых папоротникообразных растений. Семя состоит из  покровов, под защитой которых сначала развивается  макроспора.

Оля: Какие органы являются гомологичными:1) конечности позвоночных;  2) жабры рака и рыбы; 3) крыло птицы и бабочки; 4) роющие конечности крота и медведки?

Б.Ф.: Гомологичные органы обязательно имеют одинаковое происхождение (функции могут быть сходными и различными). Оля, и еще обратите внимание, поскольку гомологи имеют одинаковое происхождение, то гомологичными не могут быть органы у организмов, принадлежащих к разным типам (во всех ответах кроме первого сравниваются пары организмов беспозвоночных и позвоночных). Поэтому правильный ответ только 1).

Виктория: Вопрос олимпиады. Аналогами передней конечности шимпанзе являются: А) рука человека; Б) хобот слона; В) клешня рака; Г) крыло птицы; Д) ласт кита; Е) щупальца осьминога.

Б.Ф.: Аналогичные органы — это такие, которые обязательно имеют различное происхождение и выполняют сходные функции. Поэтому аналогами передней конечности шимпанзе будут: Б) хобот слона (это удлиненный нос, сросшийся с верхней губой); В) клешня рака (хотя клешни и относятся к конечностям, но конечности беспозвоночных и позвоночных не могут иметь общего происхождения); Е) щупальца осьминога.

Анастасия: Что является примерами гомологичных органов: 1) колючки кактуса и усики гороха;  2) колючки барбариса и колючки боярышника;  3) ловчие листья росянки и сочные чешуи репчатого лука;  4) корневище ландыша и клубни картофеля?

Б.Ф.Здесь гомологичными органами являются ответы: 1), 3), 4). А вот колючки барбариса — видоизмененные листья и колючки (шипы) боярышника — видоизмененные стебли, являются аналогичными органами.

Андрей: Примерами аналогичных  органов являются: а) хорда ланцетника и позвоночник человека; б) панцирь черепахи и раковина улитки; в) легкие амфибий и пауков; г) китовый ус и усы сома.

Б.Ф.: Андрей, видимо это не вопрос из части А заданий ЕГЭ по биологии, где может быть правильным только один ответ. Здесь три правильных ответа:

а) функция опоры — внутренний скелет организма, но происхождение разное;

б) тоже можно считать примером аналогичных органов. И панцирь черепахи, и раковина моллюсков выполняют функцию защиты. Но панцирь черепахи — карапакс сложен из костных пластинок кожного происхождения, а раковины моллюсков образуются из слизи, выделяемой мантией (хотя сама мантия — производное наружных покровов).

в) тоже пример аналогичных органов — дыхательная функция. Легкие позвоночных животных в онтогенезе закладываются парными выпячиваниями на брюшной стороне глотки, позади закладок глоточных карманов и являются производными последней пары жаберных мешков. Легкие паукообразных — это мешкообразные, заполненные листовидными выростами полости (производные жаберных ножек).

Всеволод: Нет, в данном случае  вариант а) — это пример гомологичных органов. Происхождение хорды и позвоночника одинаковое, а назначение разное — у позвоночника человека опора при прямохождении, а у ланцетника — нет.

Б.Ф.: Всеволод, Вы не правы, полагая, что хорда и позвоночник — это гомологи. Хорда — энтодермального происхождения. Позвоночник, как и все кости скелета, имеет мезодермальное происхождение. Очевидно, фраза из учебников, что «у позвоночных хорда заменяется на позвоночник» воспринимается буквально в материальном смысле. А речь идет о замене функциональной: и хорда у ланцетника, и позвоночник у всех позвоночных выполняют одну функцию — функцию опоры. Только ответ г) — это пример гомологичных органах. Усы сома и китовый ус имеют  эктодермальное происхождение, но функции  разные.

Наталья: Я думаю, что хорда и позвоночник — это гомологи. Хорда действительно образуется из энтодермы, а позвонки позвоночника из мезодермы, но остатки хорды остаются между позвонками — это не дает нам повода для признания их гомологами?

А вот по поводу китового уса сказано, что у него в природе вообще нет аналогов. Следуя вашей логике волосы, из которых образовался китовый ус и усы сома тоже гомологи?

Б.Ф.: Да, аналогов китовому усу нет, но это не мешает ему и усам сома быть гомологами. А то, что «остатки хорды остаются между позвонками» и даже то, что у некоторых рыб хорда остается и во взрослом состоянии никак не позволяет нам говорить, что хорда и позвоночник являются гомологичными  органами.

Антон: Какие из ниже перечисленных органов относятся к гомологичным,  а какие к аналогичным. 1) Усы таракана и сома; 2) Чешуя ящерицы и перо птицы; 3) Глаза осьминога и собаки; 4) Крылья летучей мыши и стрекозы; 5) Ноги бабочки и жука; 6) Когти кошки и ногти обезьяны.

Б.Ф.: С определением аналогичных органов здесь, видимо, затруднений не было: 1. Усы таракана и сома, являются органами осязания, но различного происхождения; 3. Глаза осьминога и собаки — органы зрения, но разного происхождения (у головоногих моллюсков глаза формируются из покровов тела, а у позвоночных животных — это выросты зачатка головного мозга); 4. Крылья летучей мыши — кожистая перепонка, натянутая между передними и задними конечностями, а крылья стрекозы — складки хитинового покрова. Гомологичные органы будут в ответах 2,5,6.

*************************************************************************

Уважаемые посетители блога, у кого возникнут вопросы к репетитору биологии по Скайпу, пишите в комментариях.

Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
г) Из диалогов в комментарияхЕ. Единый Государственный Экзамен (ЕГЭ) | гомологичные и аналогичные органыдивергенцияконвергенцияпараллелизмпроисхождениерепетитор биологии по Скайпуфункции | Оставить комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

восемь + десять =