Конвергентна еволюція - це коли різні організми незалежно розвивають подібні риси.
Наприклад, акули та дельфіни виглядають відносно подібними, незважаючи на те, що вони абсолютно не пов'язані між собою. Акули - риби, що відкладають яйця, мають смертельну здатність нюхати кров у воді, в той час як дельфіни - це допитливі ссавці, які пересуваються, видаючи звуки клацання і слухаючи їх відлуння. Ці відмінності не надто дивні, враховуючи, що останній спільний пращур дуету проплив моря близько 290 мільйонів років тому.
З цього древнього загального предка одна родина проникла на суші і перетворилася на ссавців, включаючи вовкоподібних Пакікет, який згодом повернеться у воду і перетвориться на китів та дельфінів. Інший рід залишився поміщений в океан, зазнаючи перетворень, щоб стати сучасною акулою. Але, незважаючи на свої звивисті шляхи, обидві тварини опинилися в схожих еволюційних нішах: обтічні плавці з гладкою шкірою та плавними плавниками, що ідеально підходять для переслідування здобичі.
Кожне з середовищ існування Землі представляє свої проблеми. Іноді різні види розробляють одне і те ж рішення однієї проблеми. Біологи називають цей процес - коли два організми поділяють характеристики, які вони спільно не успадкували від спільного предка, - конвергентною еволюцією.
Конвергентна проти дивергентної еволюції
Класичні приклади еволюції, такі як зяблики Дарвіна, демонструють протилежний процес: розбіжна еволюція. Популяризований в кінці 1800-х років американським місіонером і натуралістом Дж. Т. Гуліком, термін описує один окремий вид, який стає багатьма, щоб відповідати різним ролям у даній обстановці. Серед омарів Галапагоських, наприклад, форма дзьоба змінювалася (або розходилася), щоб краще відповідати різним видам їжі, наявних на різних островах.
Навпаки, конвергентна еволюція відбувається тоді, коли види починають виразно розвиватися, а потім рости більш схожими. Наприклад, уявіть, що ви скинули на той же острів асортимент папуг і туканів. Особи з дзьобами, які були неефективними для боротьби з клопами, можуть зголодніти і померти, не передаючи генам поганого дзьоба потомству. Але папугам і туканам пощастило мати дзьобів, які виявилися більш успішними у захопленні клопів, вижили б і передали гени для цих клопів-клопотів. Пізніше покоління нащадків обох видів могли сходитись по одній формі дзьоба, оскільки це найуспішніша конструкція для виживання в цьому середовищі існування.
Концепції, що лежать в основі конвергентної еволюції, можна простежити до Річарда Оуена, британського біолога, який, незважаючи на сумніви в теорії еволюції Дарвіна, в середині 1800-х років вказав на різницю між тваринами з частинами тіла, які побудовані аналогічно (гомологи), і частинами тіла, які просто мають подібні цілі (аналоги). Наприклад, плавник дельфіна і рука людини, наприклад, гомологічні, оскільки мають однакову кісткову структуру, незважаючи на те, що їх функції відрізняються від останнього нашого спільного предка. З іншого боку, плавник дельфіна є аналогом плавця акули - вони мають однакове призначення, але різної форми, оскільки розвивалися незалежно (і конвергентно).
Приклади конвергентної еволюції
Прикладів конвергентної еволюції є багато, але їх найпростіше помітити у знайомих видах тварин. Наприклад, гігантські панди мають частини тіла, що нагадують великі пальці, які тварини використовують для стискання бамбука, як описав біолог Стівен Джей Гоулд у журналі Incorporating Nature у 1970-х. Як люди, так і восьминоги мають камерні очі з райдужною оболонкою, кришталиком і сітківкою - усі необхідні частини пристрою для візуалізації. І у кажанів, і у птахів є крила.
Наскільки подібними можуть бути ці ознаки, уважніший погляд розкриває їхнє незалежне походження. Лапа панди з п’ятьма цифрами і схожими на великий палець тупою кісткою, що витікає з долоні, не схожа на людську руку. Це має сенс, враховуючи, що примати розвивали свої протилежні пальці близько 50 мільйонів років тому, тоді як панди робили це менше 20 мільйонів років тому (а наш останній спільний предок жив від 65 мільйонів до 90 мільйонів років тому). Так само унікальна проводка очей восьминога означає, що їм не вистачає сліпих плям. І тоді як пташині крила більше схожі на "руки", крила кажана більше схожі на "руки" з веретено пальцями. Для використання категорій Оуена це аналогічні, а не гомологічні частини кузова.
Рушієм конвергентної еволюції є наявність конкретних ролей, пропонованих оточенням. Океани кидають хижаків, що швидко плавають, будь то акули чи дельфіни. Небо потрібні летючки, а істоти, які живуть на деревах або мають велику справу з деревами, повинні мати можливість хапати гілки за хвіст, руки чи кігті.
Одним з найбільш драматичних прикладів сучасності є дві цілі групи зближуваних тварин: сумчасті ссавці Австралії, які проводять свої перші дні в мішках, і ссавці, народжені від плаценти, які населяють решту світу. Оскільки Австралія відійшла від інших континентів десятки мільйонів років тому, її види тварин розвивалися дещо незалежно. Тим не менш, багато ніш заповнені тваринами, які дуже схожі на аналоги в Африці, Америці та Євразії.
Для риття під землею є родимки і сумчасті родимки. Для того, щоб розігнатися по землі, миші зустрічають свій матч в австралійських мульгарах. А для полювання на інших дрібних ссавців, вже вимерлий тилацин виглядав і ходив так само, як собака чи вовк, за винятком того, що він теж носив своїх молодняків у сумці, як це робить кенгуру. Оскільки подібні ролі - такі як копач, аферист і мисливець - існували по обидва боки океану, еволюція сходилася на подібних конструкціях в обох місцях.
Чи неминуча конвергентна еволюція?
Записи викопних робіт показують, що одні й ті ж візерунки розігрувалися протягом еонів та кількох подій вимирання, із плавниками, ногами, броньованими снарядами та кігтями, що виглядають як звичні пакети в подібних умовах. Це явище спонукало еволюційних біологів ставити під сумнів, в якій мірі еволюція є випадковим процесом, і в якій мірі його результат фіксується середовищем. Як Гулд замислювався, якщо ми зможемо відтворити історію Землі з самого початку, чи дерево життя набуло б такої ж форми?
Чітко окреслені випадки конвергентної еволюції, однак, не є чорно-білими. Це тісно пов'язане з паралельною еволюцією, в якій вид опиняється в двох різних середовищах і розвиває однакову адаптацію до кожного. Починаючи з того ж плану тіла, еволюція рухається в стоп-коді, не точно «сходячись» на новій та подібній адаптації. Деякі вчені вважають еволюцію сумчастої паралельної еволюції плацентарних ссавців, а інші дискутують, чи є паралельна еволюція лише менш крайньою формою конвергентної еволюції.
Як конвергентна, так і паралельна еволюція служать нагадуванням про те, що природний відбір не має сприятливого шляху, немає внутрішньої дуги від базового до просунутого. Види можуть знову розходитися, сходитися та розходитися. Еволюція наполягає лише на тому, що види приймають стратегії виживання, які працюють у певному середовищі, незалежно від того, звідки вони походять.
