Homologie und Analogie

Nur homologe Merkmalsausprägungen können als Argumente für die Verwandtschaft herangezogen werden. Es ist deshalb wichtig, zu erkennen, ob es sich um eine homologe oder analoge Merkmalsausprägung handelt.

Analoge Organe sind Organe mit verschiedenem Grundbauplan, die in Anpassung an gleiche Funktionen Ähnlichkeiten aufweisen. Die stammesgeschichtliche Entwicklung ähnlicher Formen in Anpassung an gleiche Funktionen wird als Konvergenz bezeichnet.

So ähneln sich z. B. die Grabbeine von Maulwurf und Maulwurfsgrille, die Flügel von Insekten und Vögeln, die Strukturen von Sprossdorn, Blattdorn und Stachel, obwohl ihnen verschiedene Baupläne zugrunde liegen. Das Grabbein des Maulwurfs hat z. B. ein knöchernes Innenskelett, das der Maulwurfsgrille ein Außenskelett aus Chitin. Auch die Körperformen von wasserlebenden Wirbeltieren sind konvergente Entwicklungen.

Homologe Organe sind Organe mit gleichem Grundbauplan und gleichem phylogenetischen Ursprung. Sie können in Anpassung an unterschiedliche Funktionen spezifische Veränderungen aufweisen.

Der gleiche Grundaufbau lässt auf eine gemeinsame Abstammung schließen und wird auf das gleiche, für die verschiedenen Formen jedoch leicht abgewandelte genetische Programm zurückgeführt.
Die Vordergliedmaßen verschiedener Wirbeltiere, z. B. der Arm des Menschen, der Vogelflügel, das Grabbein des Maulwurfs und die Flosse eines Wals mögen auf den ersten Blick sehr unterschiedlich aussehen. Ihr anatomischer Grundaufbau ist aber vom Oberarmknochen bis zu den Fingerknochen gleich.

Da viele Organe im Verlauf der Evolution einen Funktionswechsel durchlaufen haben, können sie sehr unterschiedlich gestaltet sein. Zum Nachweis von Homologien und damit von Abstammungsverhältnissen hat der Zoologe ADOLF REMANE (1898-1976) drei Homologiekriterien vorgeschlagen.

Das Kriterium der Lage

Zwei Organe sind homolog, wenn sie gleiche Stellen im Gefügesystem verschiedener Organismen einnehmen.
Demnach sind die Brustflossen der Wale, die Vorderextremitäten der Wirbeltiere und der Vogelflügel homolog. Ein weiteres Beispiel sind die Mundwerkzeuge der Insekten.

Das Kriterium der spezifischen Qualität

Komplex gebaute Organe, die während der Phylogenie die Lage im Gefügesystem verändert haben, können auch dann homologe Organe sein, wenn sie in zahlreichen Einzelheiten ihres Baus übereinstimmen.
Je komplexer und ähnlicher zwei vergleichbare Strukturen sind, desto unwahrscheinlicher ist es, dass sie sich unabhängig voneinander entwickelt haben.
Nach diesem Kriterium werden beispielsweise die Hautschuppen des Hais mit den Schneidezähnen der Säugetiere homologisiert.

Das Kriterium der Verknüpfung durch Zwischenformen oder der Stetigkeit

Einander unähnliche und verschieden gelagerte Organe sind dann homolog, wenn sie sich durch eine Reihe von Zwischenformen miteinander verbinden lassen.

Demnach ist der Blutkreislauf zwischen den verschiedenen Wirbeltierklassen homolog. Zwar ähnelt der Blutkreislauf der Fische dem der Säuger nur geringfügig, aber deutlich dem der Amphibien, dieser dem der Reptilien und dieser dem der Säuger. Über diese Zwischenformen ähneln sich also die Blutkreisläufe der Fische und der Säuger und alle untereinander.
Teile des primären Kiefergelenks der Knochenfische haben bei den Säugetieren einen Funktionswechsel erfahren und wurden zu den Gehörknöchelchen.