同源

✍ dations ◷ 2025-09-19 08:32:42 #解剖学,遗传学,系统发生学,比较解剖学

在生物学种系发生理论中,若两个或多个结构具有相同的祖先,则称它们同源(Homology)。这里相同的祖先既可以指演化意义上的祖先,即两个结构由一个共同的祖先演化而来(在这个意义上,蝙蝠的翅膀与人类的手臂是同源的),也可以指发育意义上的祖先,即两个结构由胚胎时期的同一组织发育而来(在这个意义上,人类女性的卵巢与男性的睾丸同源)。

同源这一概念需与相似区分开来。比如说,昆虫的翅膀、蝙蝠的翅膀和鸟类的翅膀是相似的,但却不同源,这种现象被称为非同源相似(或同形质,英文:Homoplasy)。这些相似的结构由不同的渠道演化而来,这种演化过程叫做趋同演化(Convergency)。

在遗传学中,同源这一概念主要是指序列同源,表明两个或多个蛋白质或DNA序列具有相同的祖先。同源的序列也很可能有相似的功能。两个序列或者同源,或者不同源,不存在“同源度”这样的概念。序列中同源的部分也被称为保守的(conserved)。

蛋白质和DNA的同源性常常通过它们序列的相似性来判定,在生物信息学中尤其是如此。例如,如果两个基因有着几乎一样的DNA序列,那么它们很可能同源,但也有例外:它们可能没有共同的祖先,而为了适应绑定(bind to)某特殊的蛋白质的需要而演化成了一样的形式(如转录因子)。这样的序列是相似的,但却不同源。

非专业人士偶尔会使用诸如“同源百分比”(percent homology)这样的术语,这是不对的。“相似百分比”(percent similarity)这样的术语的确存在,但只能用于衡量生物分子序列的相似性,而不能度量它们的同源性。不过,若有若干条序列只有一部分被认为同源(are presumed to share descent),我们可称它们部分同源。

许多算法能够将蛋白质序列聚类为若干族,每族里的序列同源。

同源序列可分为两种:直系同源(orthology)和旁系同源(paralogy)。直系同源的序列因物种形成(speciation)而被区分开(separated):若一个基因原先存在于某个物种,而该物种分化为了两个物种,那么新物种中的基因是直系同源的;旁系同源的序列因基因复制(gene duplication)而被区分开(separated):若生物体中的某个基因被复制了,那么两个副本序列就是旁系同源的。直系同源的一对序列称为直系同源体(orthologs),旁系同源的一对序列称为旁系同源体(paralogs)。若两个旁系同源基因(paralogs)的基因拷贝(gene duplication)是已发生在物种形成前,则这两个旁系同源(paralogs)可互称为“前重复同源基因”(outparalogs),可简称为“前重复”(outparalogs);若于物种形成后某个直系同源基因(an ortholog)才发生基因复制(gene duplication),则互称为“后重复”(inparalogs)。

直系同源体通常有相同或相似的功能,但对旁系同源体则不一定:由于缺乏原始的自然选择的力量,繁殖出的基因副本可以自由的变异并获得新的功能。

肌红蛋白(myoglobin)和血红蛋白(hemoglobin)被认为是古老的旁系同源体(ancient paralogs)。类似的,已知的四种血红蛋白(血红蛋白A,血红蛋白A2,血红蛋白S,和胎儿血红蛋白)均互为旁系同源体。它们均能够运输氧气,但在功能上又有细微的分化:胎儿血红蛋白(血红蛋白F)比成年血红蛋白对氧气有更高的亲和力。

另一个例子是啮齿动物(如老鼠)体内的胰岛素基因。啮齿动物有一对旁系同源的胰岛素基因,尚不清楚它们的功能是否分化。

旁系同源体常见于同一物种,但也不是绝对如此:人类的血红蛋白和非洲黑猩猩的肌红蛋白就是旁系同源体。这是使用生物信息学方法预测基因功能的一大困难:即使不同物种的基因同源,我们也不能立刻推断它们具有相同或相似的功能,因为它们可能为具有不同功能的旁系同源体。

二倍体细胞中的同源染色体对是一对匹配的染色体。它们分别来源于生物体的双亲。除开性染色体,同源染色体对中的两条染色体有相当长的部分相似,通常也具有相同的基因序列。两条性染色体的相似部分较其他染色体少。我们推测染色体是旁系同源体。

相关

  • 叶蜂叶蜂总科(学名:Tenthredinoidea)是广腰亚目下的一个大总科,于全球包括了至少7000种品种,特别是分布广泛的叶蜂科。目前已知的幼虫均为植食性,有些种类被视为害虫的一种。叶蜂为小
  • 诠释者解释学(Hermeneutics),又称诠释学、阐释学,是关于文本解释的理论。在中世纪,主要是对于《圣经》的解释。19世纪施莱尔马赫把解释学扩展到解释文本意义和文化意义的一般规则的理论
  • 拿破仑战争反法同盟胜利,维也纳会议大英帝国  奥地利帝国(1800–1805、1809、1813–1815) 匈牙利王国(1809) 俄罗斯帝国(1804–1807、1812–1815)  普鲁士王国(1806–1807、1812–1815)  S
  • α逆转录病毒属α反转录病毒属(学名:Alpharetrovirus)是反转录病毒目反转录病毒科下的一个属,此属的病毒具有C型的外观。α反转录病毒会在野鸟、家禽和鼠身上造成肉瘤和肿瘤。鸟白血病病毒就是
  • kPa帕斯卡(符号Pa或Pascal)是国际单位制(SI)的压强单位。在不致混淆的情况下也可简称为“帕”。它等于每平方米一牛顿。以法国学者(数学家、物理学家、化学家、音乐家、宗教家、教育
  • 唐妮·布蕾斯顿最佳新人1994 最佳节奏蓝调女歌手1994 "Another Sad Love Song"1995 "Breathe Again"1997 "You're Makin' Me High"2001 "He Wasn't Man Enough" 最佳流行演唱女歌手1997 "U
  • 胸罩胸罩(法语:Brassière)是一种衣物,又称胸围、乳罩、胸衣、布拉甲、乳房罩、奶罩、文胸,有时也以泛称“内衣”来代替,或美称“内在美”,其功能是用以遮蔽及支撑乳房。通常供女性使用
  • 康普顿散射在原子物理学中,康普顿散射,或称康普顿效应(英语:Compton effect),是指当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用,因失去能量而导致波长变长的现象。相应的还存在逆康普顿效应——光
  • 王赓王赓(1895年5月15日-1942年4月),字受庆,亦作绶卿,江苏无锡人,中华民国陆军少将。官至国民政府兵工署昆明办事处长。亲孔宋系。王赓其家世代显贵,祖父王谷生系浙江湖州知府,浙江总兵,显
  • 缅因猫缅因猫是北美洲自然产生的最早的长毛猫品种,原产于美国东岸缅因州附近。缅因猫是美国猫种当中数量最多的种群,除了其聪颖与活泼广为人知以外,其独一无二巨大的体型也令人过目难