ホモロジー

ホモロジーとアナロジーの比較

ラッセルによれば、相同器官と相似器官を初めて明確に区別したのは、リチャード・オーウェンである。オウエンの定義は、以下の通りである。

アナログ：ある動物の部品や器官が、別の動物の別の部品や器官と同じ機能を持つこと。

相同：異なる動物において、あらゆる形態と機能の下で同じ器官を持つこと。

この区別は、哺乳類の耳小骨などの例で明らかになる。この小さな骨は、数億年の進化の過程で、魚の鰓蓋から、単弓類の後顎骨を経て、現在の哺乳類の耳の中に入っているのである。このことは、化石の記録にも、発生学にも証拠が残されている。胚が発達するにつれて、軟骨は固まって骨を形成する。その後、小さな骨格が顎から抜け出し、内耳の部分に移動してくる。耳小骨は顎の骨や鰓蓋と相同であるが、相似形ではない。

この話は、1818年にエティエンヌ・ジェフロワ・サン・ヒレールによって提唱された。彼は、魚を見て、陸上脊椎動物の骨と相同性を見出そうとしたのだ。

分析レベル

形質が検討されるレベルによっては、相同性も相似性もありうる。例えば、鳥やコウモリの翼は、四足動物では前腕として相同である。しかし、四足動物の最後の共通祖先では、この器官は（翼ではなく）前腕として機能していたので、翼としての相同性はないのである。

定義によれば、相同な形質があれば、その形質を持つ（あるいは二次的に失われた）すべてのメンバーと、それを持たないすべての非メンバーからなる単系統分類群であるクレードが定義されます。

翼竜（1）、コウモリ（2）、鳥類（3）の翼は、翼としては相似形だが、前腕としては相似形である。

関連用語

分類学的用語

• ホモプラシー：同じ祖先の構造から独立して進化したもの。
• Plesiomorphy：共通の祖先に存在するが、その子孫の一部で二次的に失われること。
• 同型性：祖先とその子孫のすべてに存在すること。

遺伝子配列

DNA、RNA、タンパク質の保存配列は、生物間の相同性を決定するのに利用できる。

• オーソロジー：共通の祖先から生まれたために似ている遺伝子やDNAの配列のこと。元々は種分化によって分離されたものである。オルソログ（相同遺伝子）とは、最後の共通祖先の1つの遺伝子から垂直降下によって生まれた、異なる種の遺伝子のことである。オルソログ」という言葉は、1970年にウォルター・フィッチによって作られた。

• パラロギー：ある遺伝子が重複して同じゲノムの異なる2ヶ所を占める場合、その2つのコピーはパラロギーである。例えば、ヒトのヘモグロビン遺伝子とチンパンジーのミオグロビン遺伝子はパラロガスである。パラログは通常、同じか類似の機能を持つが、そうでない場合もある。少なくとも片方のコピーは選択圧が低く、変異して新しい機能を獲得する可能性がある。

• ゼノロジー：2つの生物間の遺伝子水平移動によって生じる相同性。水平移動した遺伝子にとって新しい環境が大きく異なる場合、ゼノログは異なる機能を持つことがある。しかし、一般的には、ゼノログは両方の生物で同様の機能を持つことが多い。

ディープホモロジー

進化発生生物学では、成長や分化が、幅広い生物種で相同性が高く、深く保存された遺伝的メカニズムによって制御されている場合を「深い相同性」という概念で表現している。メタゾアに共通する教科書的な例としては、体に沿った分化を制御するホメオティック遺伝子や、目などの感覚器官の発生に関与するpax遺伝子（特にPAX6）などが挙げられる。

単細胞生物、植物、非ヒト動物において、表現型（形質や発生障害など）に基づき、相同性の高い遺伝的モジュールを同定するアルゴリズムです。表現型に関与する遺伝子の相同性に基づいて、生物間で表現型を整合させる技術である。