Konvergent udvikling:Når en god idé bevæger sig mellem arter

Har du nogensinde bemærket, at guldsmede, flagermus og californiske kondorer har alle evnen til at flyve, men ligner ikke meget på nogen anden måde? Det er ikke meget sandsynligt, at nogen af ​​disse dyr havde en fælles forfader når som helst i de sidste 600 millioner år eller deromkring, og bestemt ikke en, der kunne hive sin krop af jorden og zoome rundt i luften. Og alligevel udviklede de alle evnen til at flyve separat. Dette er et fantastisk eksempel på, hvad forskere kaldte konvergent evolution.

En god idé er en god idé

Evolution gør ikke ting med vilje; det sidder ikke ved et stort skrivebord i et hjørnekontor et sted og tager tilfældige beslutninger om, hvilke dyr der lægger æg eller får poser på maven. Evolution er processen med organismer, der ændrer sig i løbet af mange generationer for at passe til de betingelser, de lever under. Og nogle træk, som at flyve, er særligt nyttige - det kan hjælpe dig med at fange bytte eller undgå rovdyr og let flytte til nye fødekilder og økologiske nicher - så det har udviklet sig separat i forskellige grupper af dyr flere gange. Imidlertid, flyvende ser ikke det samme ud på tværs af grupperne. For eksempel, flagermus udviklede en membran mellem deres underliv, arme og fingre for at fange luft, mens fugle spirede fjer langs en fingerfusioneret forben, hvilket betyder, at flagermus kan manøvrere deres vinger hver for sig, mens fugle skal bevæge sig sammen. Flyvende insekter lavede bare vinger ud af deres eksoskeletoner.

Så, konvergent evolution kan fortælle os meget om, hvilke former for tilpasninger der virker for at hjælpe arter med at overleve alle de prøvelser og trængsler, de måtte møde i en bestemt type miljø - hvad økologer kalder et biom. For eksempel, i Nordamerika lever kængururotten i Sonoran -ørkenen, hvor den tilbringer de brændende dage i en kølig, tør hul og de kølige ørkennætter, der samler frø, vegetation og lejlighedsvis insekt, hvis de kan få det. Alle i ørkenen vil spise dem - coyoter, bobcats, klapperslanger, ugler - men kængururotten er hurtig og smidig med kraftige bagben og ekstremt følsom hørelse, som alle hjælper det med at overleve en hård scrabble, bottom-of-the-food-chain desert biome livsstil. Og selvom kængururotten ikke har et misundelsesværdigt liv, det er effektivt:To andre gnavere på Jorden - den australske hoppemus i den australske outback og en lille springende gnaver kaldet jerboaen, der er hjemmehørende i ørkenerne i Nordafrika, Asien og Mellemøsten - udviklet sig separat, og alligevel utrolig ens.

Flightless Birds and Genomics

Men hvordan sker konvergent evolution? Dette er et vanskeligere spørgsmål, og udviklingen af ​​genetiske værktøjer i løbet af de sidste 20 år har været nyttig til at skille det fra hinanden. I en undersøgelse fra 2019 offentliggjort i Science, en gruppe forskere ved Harvard University har set på udviklingen af ​​flyveløshed hos fugle - et træk hos fugle, der har udviklet sig flere gange - og præcis hvordan evolutionen trak det ud i pingviner på samme måde som det gjorde i strudse.

Flyvende fugle, eller strudsefugle, kan ikke flyve af et par grunde:Et eller andet sted langs deres slægt, de har mistet deres køl - knoglen, der løber vinkelret på brystbenet på flyvende fugle, som brystmusklerne knytter sig til - og de har reducerede forben, lige fra næsten fraværende i kiwi til stadig tydelig, men reduceret i størrelse i strudsen.

Imidlertid, der er mange måder, hvorpå særlige konvergente træk kan udvikle sig.

"Før genomik, man kunne bruge udviklingsværktøjer til at finde ud af, om de samme eller forskellige udviklingsmekanismer syntes at være involveret i konvergerende fænotyper, men tanken om konvergensniveauer - samme mutation, samme gen, eller samme vej - har i vid udstrækning udviklet sig, fordi det er muligt at kigge i genomet efter disse ting nu, "siger Tim Sackton, direktør for bioinformatik ved Harvard. "I strudsefugle, for eksempel, vi var i stand til at vise, at de samme områder af genomet, der styrer, hvor og hvornår bestemte gener udtrykkes gentagne gange udvikler sig i flyvende fugle, men dette ser ikke ud til at involvere de samme nukleotidmutationer. "

Divergerende evolution

Og ja, hvor nogle træk konvergerer fra helt forskellige hjørner af den levende verden, det modsatte er også sandt:divergerende evolution er den proces, ved hvilken grupper fra en art eller organisme begynder at udvikle forskellige træk, herved opdelt i separate arter. Dette sker ofte, når bestande af en art er geografisk adskilt, og over tid tilpasser de sig betingelserne for deres nye sted, om det er øget predationstryk eller abiotiske faktorer som en ændring i klimaet.

Et berømt eksempel på divergerende udvikling fandt Charles Darwin på sine rejser til Galápagosøerne i 1836. "Darwins finker, "som de nu kendes, var en gruppe på tanagers (ikke ægte finker), der boede på forskellige øer i skærgården - den største forskel mellem dem var formen på deres næb, som ændrede sig i løbet af generationerne på grund af de særlige fødevarer, der var tilgængelige for fuglene på de forskellige øer.

Koalaer er ikke de eneste ikke-mennesker med fingeraftryk:Nære slægtninge som chimpanser og gorillaer har dem også. Men, det fascinerende ved menneske- og koalaprint er, at de er næsten identiske og synes at have udviklet sig uafhængigt.