Вы когда-нибудь замечали, что стрекозы, летучие мыши и калифорнийские кондоры умеют летать, но в остальном они не очень похожи? Маловероятно, чтобы какое-либо из этих животных имело общего предка когда-либо в течение последних 600 миллионов лет или около того, и определенно не тот, который мог бы отрывать свое тело от земли и летать в воздухе. И все же все они развили способность летать по отдельности. Это прекрасный пример того, что ученые назвали конвергентной эволюцией.
Хорошая идея - это хорошая идея
Эволюция не делает ничего преднамеренно; это не сидеть где-нибудь за большим столом в углу офиса и принимать случайные решения о том, какие животные откладывают яйца или получают мешочки на животе. Эволюция - это процесс изменения организмов в течение многих поколений в соответствии с условиями, в которых они живут. А некоторые черты, такие как полет, особенно полезны - они могут помочь вам поймать добычу или избежать хищников, а также легко перемещаться к новым источникам пищи и экологическим нишам - поэтому она несколько раз развивалась отдельно у разных групп животных. Тем не менее, полет не выглядит одинаково в разных группах. Например, у летучих мышей образовалась перепонка между брюшком, руками и пальцами, чтобы ловить воздух, в то время как у птиц выросли перья вдоль передних конечностей, сросшихся с пальцами, что означает, что летучие мыши могут маневрировать своими крыльями по отдельности, в то время как птицы должны двигаться вместе. Летающие насекомые просто вылепили крылья из своих экзоскелетов.
Итак, конвергентная эволюция может многое рассказать нам о том, какие приспособления работают, чтобы помочь видам пережить все испытания и невзгоды, с которыми они могут столкнуться в определенном типе среды - том, что экологи называют биомом. Например, в Северной Америке крыса-кенгуру живет в пустыне Сонора, где она проводит жаркие дни в прохладной сухой норе, а прохладные пустынные ночи собирает семена, растительность и случайных насекомых, если они могут их достать. Все в пустыне хотят их съесть - койоты, рыси, гремучие змеи, совы, - но крыса-кенгуру быстрая и ловкая, с мощными задними ногами и чрезвычайно чутким слухом, что помогает ей выжить в трудной карабкающейся на дно глубине. образ жизни пустынного биома пищевой цепи. И хотя у кенгуровой крысы жизнь не завидная, зато эффектная: Два других грызуна на Земле - австралийская прыгающая мышь в австралийской глубинке и маленький прыгающий грызун по имени тушканчик, обитающий в пустынях Северной Африки, Азии и Средней Азии. Восток - развивался отдельно, но невероятно похоже.
Нелетающие птицы и геномика
Но как происходит конвергентная эволюция? Это более сложный вопрос, и разработка генетических инструментов за последние 20 лет помогла разобраться в нем. В исследовании 2019 года, опубликованном в журнале Science, одна группа исследователей из Гарвардского университета изучила развитие нелетания у птиц - черту птиц, которая эволюционировала несколько раз - и точно так же, как эволюция привела к этому у пингвинов. у страусов.
Нелетающие птицы, или ратиты, не могут летать по нескольким причинам: где-то в своем роду они потеряли киль - кость, которая проходит перпендикулярно грудине у летающих птиц, к которой прикрепляются грудные мышцы - и у них уменьшены передние конечности, от почти отсутствующих у киви до все еще заметных, но уменьшенных в размерах у страусов.
Однако существует много способов, которыми могут развиваться определенные конвергентные признаки.
" До геномики можно было использовать инструменты развития, чтобы выяснить, участвуют ли одни и те же или разные механизмы развития в конвергентных фенотипах, но идея уровней конвергенции - одна и та же мутация, один и тот же ген или один и тот же путь - развился в значительной степени потому, что теперь можно искать эти вещи в геноме», - говорит Тим Сактон, директор биоинформатики в Гарварде. «Например, у бескилевых мы смогли показать, что одни и те же области генома, которые контролируют, где и когда экспрессируются определенные гены, неоднократно развиваются у нелетающих птиц, но, похоже, это не связано с одними и теми же нуклеотидными мутациями."
Дивергентная эволюция
И да, там, где некоторые признаки сходятся из совершенно разных уголков живого мира, верно и обратное: дивергентная эволюция - это процесс, при котором группы из одного вида или организма начинают развивать разные признаки, тем самым распадаясь на отдельные разновидность. Это часто происходит, когда популяции вида разделены географически, и со временем они адаптируются к условиям своего нового места, будь то повышенное давление хищников или абиотические факторы, такие как изменение климата.
Один известный пример дивергентной эволюции был обнаружен Чарльзом Дарвином во время его путешествия на Галапагосские острова в 1836 году. на разных островах архипелага - основное различие между ними заключается в форме их клювов, которые менялись на протяжении поколений из-за особой пищи, доступной птицам на разных островах.
Интересно
Коалы - не единственные нелюди с отпечатками пальцев: они есть и у близких родственников человека, таких как шимпанзе и гориллы. Но самое интересное в отпечатках человека и коалы то, что они почти идентичны и, похоже, эволюционировали независимо друг от друга.