הומולוגיה עמוקה

הומולוגיה עמוקה היא מושג בביולוגיה התפתחותית אבולוציונית, לתיאור מקרים שבהם תהליכי גדילה והתמיינות נשלטים על ידי מנגנונים גנטיים שהם הומולוגיים ונשמרו "עמוק" במרחב הגנטי - רצפים גנטיים שנשמרו במשך מאות מיליוני שנים, וקיימים בצורה דומה מאד במגוון רחב של מינים.
400px|ממוזער|טקסט=גנים הוקסים הומולגיים נשמרו במשך מאות מיליוני שנים בגלל תפקידם החשוב בהתפתחות עוברים|גנים הוקסים הומולוגיים בבעלי חיים שונים כמו חרקים ובעלי חוליות שולטים בהתפתחות העוברית ומכאן בצורתן של גופים בוגרים. גנים אלה נשמרו ללא שינוי במהלך מאות מיליוני שנים של אבולוציה. גילויים אלו הפתיעו את החוקרים בקיום קשר גנטי קרוב יותר ממה שהיה מקובל לחשוב בעבר

הומולוגיה רגילה בביולוגיה נראית כתבנית חוזרת של סדר או ארגון - לדוגמה עצמות גפיים של יונקים או עצמות השלד של חולייתנים שהן בעלות גדלים שונים אבל תמיד מופיעות באותו סדר. הומולוגיה עמוקה יכולה לחול על קבוצות של בעלי חיים שיש להם אנטומיה שונה מאד ומרחק גדול יותר בעץ האבולוציוני : בעלי חוליות (עם שלד פנימי עשוי מעצם וסחוס) ופרוקי רגליים (עם שלדים חיצוניים עשוי מכיטין) בכל זאת יש איברים שמתפחים במהלך שלב העובר באמצעות מתכונים או "אלגוריתמים" דומים.
דוגמאות
300px|ממוזער|טקסט=שינויים בגן המקודד את החלבון pax6 מביאים לשינויים פנוטיפיים דומים במורפולוגיה ובתפקוד העין במגוון רחב של מינים.|דוגמה לגן הומולוגי עמוק - שינויים בגן המקודד את החלבון pax6 מביאים לשינויים פנוטיפיים דומים במורפולוגיה ובתפקוד העין במגוון רחב של מינים, שהאבות המשותפים שלהם התקיימו לפני מאות מיליוני שנים.
בקרב ממלכת בעלי החיים, גנים הומיוטיים  שולטים בהתמיינות תאים לאורך צירי הגוף העיקריים. גני PAX  (במיוחד PAX6) עוזרים לשלוט בהתפתחות העין ואיברי חישה אחרים. ההומולוגיה העמוקה חלה על פני קבוצות מופרדות באופן נרחב, כמו בעיני יונקים ועיניים מורכבות של חרקים שהן שונות מאד מבחינה מבנית.

באופן דומה, גני HOX עוזרים ליצור דפוס פילוח של בעל חיים. HoxA ו־HoxD, המווסתים את היווצרות האצבע והבוהן בעכברים, שולטות בהתפתחות סנפירי הקרניים בדג הזברה; עד גילויים אלה מבנים אלו נחשבו בעבר ללא הומולוגים.

קיימת הומולוגיה עמוקה אפשרית בקרב בעלי חיים המשתמשים בתקשורת אקוסטית, כגון ציפורי שיר ובני אדם, שעשויות לחלוק גרסאות פונקציונליות של הגן FOXP2.

בגידולים סרטניים
בביולוגיה המודרנית, עומק ההבנה של ההומולוגיה העמוקה התפתח להתמקדות במנגנונים ובפונקציות המולקולריות והגנטיות ולא רק במורפולוגיה פשוטה. תאי גזע סרטניים (CSCs) הם אוכלוסייה של תאים בתוך גידול סרטני בעלי יכולת להתחדש ולהתמיין לסוגי תאים שונים, בדומה לתאי גזע רגילים. תאוריית תאי הגזע של סרטן מציעה כי קיימת תת-אוכלוסייה של תאים, המכונה תאי גזע סרטניים , בעלי מאפיינים מסוימים שהופכים אותם לייחודיים בין סוגי תאים סרטניים אחרים. תאים אלה הם בעלי תכונות מיוחדות כך הם מתרבים ללא הגבלה, עמידים בפני כימותרפיה, ויש סברה לפיה הם האחראים להישנות סרטן לאחר הטיפול.

קטגוריה:ביולוגיה אבולוציונית
קטגוריה:טקסונומיה
קטגוריה:סרטן