Cơ quan tương đồng là các cơ quan như thế nào? Cho ví dụ?

1. Cơ quan tương đồng là các cơ quan như thế nào?

Cơ quan tương đồng là một trong những thuật ngữ sinh học quan trọng được nghiên cứu và phát triển của khoa học Y học hiện đại. Cơ quan tương đồng chính là bằng chứng về tổ tiên chung của mọi loại vật. Từ những cơ quan tương đồng này các nhà khoa học chứng minh được rằng dù có nhiều loại đa dạng khác nhau trên trái đất, xong tất cả đều có nguồn gốc, cội nguồn chung mà Darwin gọi là “đa dạng trong thống nhất”. Vậy cơ quan tương đồng là gì? Cơ quan tương đồng là các cơ quan như thế nào?

1.1. Tìm hiểu tổng quan về cơ quan tương đồng:

“Tương đồng” trong sinh học có nghĩa là sự giống nhau về cấu trúc bên trong hoặc nhiễm sắc thể. Với cấu trúc bên trong, tính tương đồng chỉ ra các cơ quan có vị trí, cấu trúc hoặc nguồn gốc tiến hóa tương tự nhau.

Cơ quan tương đồng được hiểu đơn giản là những cơ quan có cấu trúc giống nhau nhưng vẫn thực hiện các chức năng khác nhau. Chúng là kết quả của sự tiến hóa khác nhau. Trong quá trình tiến hóa khác nhau, các loài có quan hệ gần gũi với cùng một tổ tiên nhưng phát triển các cấu trúc tương tự nhau để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong các điều kiện môi trường khác nhau. Những điểm tương đồng về cấu trúc và nguồn gốc cho thấy tất cả các loài động vật có xương sống đều tiến hóa từ tổ tiên chung.

Cấu trúc tương đồng là các bộ phận cơ thể của sinh vật có các đặc điểm giải phẫu giống nhau, do đó biểu thị một tổ tiên chung hoặc nguồn gốc phát triển. Chúng có thể có cùng đặc điểm nhưng không nhất thiết phải có cùng chức năng.

Trái ngược với các cơ quan tương đồng này là những cơ quan dị loại. Đây là những cơ quan có chức năng tương tự nhưng có nguồn gốc từ tổ tiên khác nhau. Cánh của chim, côn trùng và dơi là một số ví dụ thích hợp về đặc điểm dị loại.

Đặc điểm của cơ quan tương đồng:

–        Các cơ quan tương đồng được gọi là các cơ quan / đặc điểm được thừa hưởng bởi hai sinh vật khác nhau nhưng từ cùng một tổ tiên.

–        Chúng giống nhau về hình thái nhưng chức năng của chúng khác nhau. Tương đồng được giới thiệu bởi Charles Darwin vào năm 1859.

–        Chúng có cùng nguồn gốc phôi thai.

–        Tương đồng cho thấy sự tiến hóa khác nhau là tổ tiên duy nhất dẫn đến sự phát triển hơn nữa ở sinh vật.

1.2. Một số ví dụ về cơ quan tương đồng:

Ví dụ về các cơ quan tương đồng là:

Ví dụ 1: Chi trước của chó và chân chèo của cá voi. Chúng giống nhau về mặt hình thái và cấu trúc nhưng có chức năng khác nhau.

Ví dụ 2: Cánh của chim và chi trước của thằn lằn có cách sắp xếp xương giống nhau nhưng hoạt động khác nhau.

Một ví dụ phổ biến về cơ quan tương đồng là chi trước của động vật có xương sống, trong đó cánh của dơi và chim, cánh tay của loài linh trưởng, chân chèo phía trước của cá voi và chân trước của động vật có xương sống bốn chân như chó và cá sấu đều có nguồn gốc từ cùng một loài tứ giác tổ tiên.

2. Phân biệt cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự:

2.1. Cơ quan tương tự là gì?

Để phân biệt được cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự, trước tiên chúng ta cần phải biết cơ quan tương tự là gì?

Cơ quan tương tựa là những cơ quan có nguồn gốc khác nhau nhưng đảm nhiệm những chức năng giống nhau, có hình thái tương tự.

Ví dụ đơn giản cho vấn đề này là cánh chim và cánh côn trùng. Cánh chim và cánh côn trùng là các cơ quan tương tự. Bởi, cánh chim là từ chi trước của động vật có xương sống còn cánh của côn trùng xuất phát từ vùng ngực của côn trùng.

Tương tự, gai cây xương rồng và gai cây hoa hồng cũng là các cơ quan tương tự khi gai cây xương rồng có nguồn gốc từ lá (tiêu giảm của lá để hạn chế thoát hơi nước) còn gai hoa hồng có nguồn gốc từ lớp biểu bì ở thân.

Mang tôm và mang cá cũng là những cơ quan tương tự khi chúng cùng thực hiện chức năng hô hấp nhưng mang tôm phát triển từ lớp giáp bao ngoài cơ thể còn mang cá phát triển từ xương đầu.

Chân chuột chũi và chân dế chũi cũng là các cơ quan tương tự vì chân chuột chũi có nguồn gốc từ chi còn chân dế chũi có nguồn gốc từ phần trước bụng.

Như vậy, qua khái niệm và ví dụ có thể thấy, đặc điểm của cơ quan tương tự bao gồm:

–        Có những chi tiết tương tự nhau

–        Đảm nhận chức năng giống nhau

–        Có nguồn gốc khác nhau.

2.2. Phân biệt cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự:

Từ các phân tích trên về cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự, ta có thể dễ dàng phân biệt được hai loại cơ quan này.

Những đặc điểm tương tự thường là tương đồng hoặc tương tự. Các cơ quan tương đồng có chung nguồn gốc phôi thai; cơ quan tương tự có chức năng giống hệt nhau. Ví dụ, xương ở chân trước của cá voi tương đồng với xương ở cánh tay con người. Những cơ quan này không giống nhau. Cánh của con bướm và do đó cánh của con chim tương tự nhau nhưng không tương đồng. Một số cơ quan vừa tương tự vừa tương đồng: cánh của chim và cánh của dơi đều có thể cho là cơ quan tương tự vừa là cơ quan tương đồng.

Dưới đây là sự phân biệt rõ nét giữa hai loại cơ quan là cơ quan tương tự và cơ quan tương đồng cho bạn cái nhìn chính xác hơn về hai loại cơ quan này:

Cơ quan tương đồng	Cơ quan tương tự
Chúng có nguồn gốc giống nhau	Chúng có nguồn gốc khác nhau
Chức năng của chúng khác nhau	Chức năng của chúng tương tự hoặc giống nhau
Chúng được thừa kế từ một tổ tiên chung	Chúng không được thừa hưởng từ tổ tiên, có sự khác biệt
Phát triển ở các loài liên quan.	Chúng phát triển ở các loài không liên quan
Đây là kết quả của sự tiến hóa khác nhau	Đây là kết quả của quá trình tiến hóa hội tụ
Chúng được phát triển nhờ sự thích nghi với môi trường khác	Chúng được phát triển nhờ sự thích nghi với môi trường tương tự
Cánh tay của con người, chân của con chó hay chân chèo của cá voi hoặc cá đều là những cấu trúc tương đồng	Từ cánh chim, dơi và côn trùng đến vây của chim cánh cụt và cá đều có cấu trúc tương tự nhau

Lưu ý:

Một số sinh vật cũng có thể có quan hệ họ hàng rất gần nhau, mặc dù một thay đổi nhỏ về di truyền đã gây ra sự khác biệt nghiêm trọng về hình thái khiến chúng trông khá khác nhau. Tương tự, các sinh vật không liên quan cũng có thể có quan hệ họ hàng xa nhưng có vẻ ngoài giống nhau đáng kể. Điều này thường xảy ra vì lý do cả hai sinh vật đều có những đặc điểm thích nghi chung và tiến hóa trong các điều kiện môi trường tương tự nhau.

3. Ý nghĩa của cơ quan tương đồng, cơ quan tương tự:

Các cơ quan tương đồng có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong sự nghiệp khoa học Y học hiện đại. Chúng hỗ trợ các nhà nghiên cứu hiểu được về mối quan hệ tiến hóa:

–        Các sinh vật có cơ quan tương đồng có một tổ tiên chung vì sự giống nhau về cấu trúc của cơ quan tương đồng.

–        Trong quá trình tiến hóa, cả hai loài đều phân kỳ trong các điều kiện môi trường khác nhau. Điều này dẫn đến sự tiến hóa của các cơ quan để thực hiện các chức năng khác nhau.

Tầm quan trọng của các cơ quan tương đồng trong quá trình tiến hóa là thể hiện mối quan hệ giữa các sinh vật khác nhau và chứng minh chúng đều có một tổ tiên chung. Quá trình trong đó các loài giao phối chia thành hai hoặc nhiều nhóm tiến hóa được gọi là tiến hóa phân kỳ.

Từ những phân tích về cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự cũng rút được cho ta những ý nghĩa quan trọng. Các cấu trúc tương đồng cung cấp bằng chứng về tổ tiên chung, trong khi các cấu trúc tương tự cho thấy áp lực chọn lọc tương tự có thể tạo ra sự thích nghi tương tự (các đặc điểm có lợi). Những điểm tương đồng và khác biệt giữa các phân tử sinh học (ví dụ, trong trình tự DNA của gen) có thể được sử dụng để xác định mối quan hệ họ hàng của loài.

Các cơ quan tương tự cũng có ý nghĩa vô cùng quan trọng khi cung cấp bằng chứng cho sự tiến hóa thông qua sự tồn tại của các cấu trúc tương tự, điều này ngụ ý rằng các loài tiến hóa để đáp ứng với môi trường của chúng và là thước đo khả năng thích nghi hoặc tồn tại của chúng.

Mỗi một cơ quan, từ các loại cơ quan tương đồng hay cơ quan tương tự đều đang chứng minh cho chúng ta thấy được muôn loài có chung một tổ tiên, và sự phát triển, tiến hóa cũng như thể hiện của chúng sẽ quyết định sự tồn tại của loài vật trong môi trường thích hợp.

Hiểu và nắm chắc các kiến thức về cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự sẽ giúp nhân loại ngày càng phát triển hơn trong sự nghiệp Sinh học – Y học của mình.