Konvergent evolusjon er når forskjellige organismer uavhengig utvikler lignende egenskaper.
For eksempel ser haier og delfiner relativt like til tross for at de er helt uten sammenheng. Haier er fisk som legger egg med den livsfarlige evnen til å snuse ut blod i vannet, mens delfiner er nysgjerrige pattedyr som navigerer ved å lage klikkelyder og lytte til ekkoene deres. Disse forskjellene er ikke så overraskende, med tanke på at duoens siste felles stamfar svømte hav for 290 millioner år siden.
Fra den eldgamle forfedre slo en avstamning ut på land og utviklet seg til pattedyr, inkludert ulvlignende pakicetus, som senere skulle komme tilbake til vannet og utvikle seg til hvaler og delfiner. En annen avstamning ble liggende i havet og gjennomgikk finjusteringer for å bli den moderne haien. Likevel, til tross for sine svingete stier, havnet begge dyrene i lignende evolusjonære nisjer: strømlinjeformede svømmere med glatt hud og vannskive finner som er ideelle for å jage byttedyr.
Hver av jordas habitater presenterer sine egne utfordringer. Noen ganger utvikler forskjellige arter den samme løsningen på det samme problemet. Biologer kaller denne prosessen - når to organismer deler kjennetegn som de ikke sammen arver fra en felles stamfar - konvergent evolusjon.
Konvergent mot divergent evolusjon
De klassiske eksemplene på evolusjon, som Darwins finker, demonstrerer den motsatte prosessen: divergent evolusjon. Begrepet ble popularisert på slutten av 1800-tallet av den amerikanske misjonæren og naturforskeren J. T. Gulick, og beskriver en enkelt art som blir mange for å passe til forskjellige roller i en gitt setting. Blant Galápagos-finkene endret for eksempel nebbformen (eller divergerte) for å matche de forskjellige typer mat som er tilgjengelige på forskjellige øyer.
Derimot skjer konvergent evolusjon når arter begynner å være forskjellige og deretter blir mer like. Tenk deg for eksempel at du skulle dumpe et utvalg papegøyer og tukaner på den samme øya. Personer med nebber som var ineffektive for å pugge bugs, kan gå sultne og dø uten å overføre dårlige nebbgenene sine til avkom. Papegøyene og tukanene heldige nok til å ha nebber som var mer vellykket med å ta tak i bugs, ville overleve og videreformidle genene for de bugnabbende nebbene. Generasjoner senere kunne etterkommerne av begge artene konvergere på samme nebbform, ettersom det er den mest suksessrike designen for å overleve i det habitatet.
Konseptene som ligger til grunn for konvergent evolusjon kan spores tilbake til Richard Owen, en britisk biolog som til tross for tvil om Darwins evolusjonsteori på midten av 1800-tallet påpekte forskjellen mellom dyr med kroppsdeler som er bygget på lignende måte (homologer) og kroppsdeler som bare har lignende formål (analoger). En delfinsfinne og en menneskelig hånd, for eksempel, er homolog fordi de har den samme benstrukturen, til tross for at funksjonene deres er forskjellige siden vår siste felles stamfar. På den annen side er delfinsfinnen en analog av haiens finn - de har samme formål, men forskjellige former fordi de utviklet seg uavhengig (og konvergent).
Eksempler på konvergent evolusjon
Eksempler på konvergent evolusjon florerer, men de er lettest å se hos kjente dyrearter. For eksempel har gigantiske pandaer kroppsdeler som ligner tommelen, som dyrene bruker for å ta tak i bambus, slik biologen Stephen Jay Gould beskrev i Incorporating Nature Magazine på 1970-tallet. Både mennesker og blekkspruter har kameralignende øyne med en iris, en linse og en netthinne - alle viktige deler av en bildeapparat. Og både flaggermus og fugl har vinger.
Så nøyaktig som disse trekkene kan vises, avslører en nærmere titt deres uavhengige opprinnelse. En panda-labb, med sine fem sifre og et tommellignende, stubbe bein som stikker fra håndflaten, ligner ikke på en menneskelig hånd. Det er fornuftig, gitt at primater utviklet sine motsatte tommelen for omtrent 50 millioner år siden, mens pandaer gjorde det for mindre enn 20 millioner år siden (og vår siste felles stamfar bodde for 65 til 90 millioner år siden). Tilsvarende betyr den unike kablingen til blekksprutøyne at de mangler blinde flekker. Og mens fuglevingene er mer beslektet med "armer," ligner flaggermusvinger mer som "hender" med spindlede fingre. For å bruke Owens kategorier er disse analoge, ikke homologe kroppsdeler.
Driveren for konvergent evolusjon er tilgjengeligheten av spesifikke roller som miljøet tilbyr. Oseaner kaster raskt svømmende rovdyr, det være seg haier eller delfiner. Himmelen trenger løpesedler, og skapninger som bor i eller omhandler mye trær, må være i stand til å ta tak i grener med hale, hender eller klør.
Et av de mest dramatiske eksemplene i dag er to hele konvergente grupper av dyr: Australias pungdyr, som tilbringer sine tidlige dager i poser, og pattedyr født fra morkaker som bor i resten av verden. Fordi Australia delte seg fra de andre kontinentene for flere titalls millioner år siden, har dyreartene utviklet seg noe uavhengig. Likevel har mange nisjer blitt fylt av dyr som ligner veldig på kollegene i Afrika, Amerika og Eurasia.
For å grave under jorden er det føflekker og pungdyr føflekker. For å kaste seg over bakken, møter mus sin kamp i australske mulgaras. Og for å jakte på andre små pattedyr, så den nå utdødde tylazinen ut og gikk nøyaktig som en hund eller en ulv, bortsett fra at den også bar ungene sine i en veske som en kenguru gjør. Fordi lignende roller - som diggeren, scampereren og jegeren - eksisterte på begge sider av havet, konvolverte evolusjonen til lignende design begge steder.
Er konvergent evolusjon uunngåelig?
Den fossile posten avslører at de samme mønstrene har spilt på tvers av eoner og flere utryddelsesarrangementer, med svømmeføtter, ben, pansrede skjell og klør som dukker opp som kjente pakker i lignende miljøer. Fenomenet har fått evolusjonsbiologer til å stille spørsmål ved i hvilken grad evolusjon er en tilfeldig prosess, og i hvilken grad utfallet blir bestemt av miljøet. Som Gould lurte på, hvis vi kunne spille om jordens historie fra begynnelsen, ville livets tre ha samme form?
Klart avgrensende tilfeller av konvergent evolusjon er imidlertid ikke svart og hvitt. Det er nært knyttet til parallell evolusjon, der en art befinner seg i to forskjellige miljøer og utvikler den samme tilpasningen til hvert. Med utgangspunkt i den samme kroppsplanen beveger evolusjonen seg i låsepunktet, ikke akkurat "konvergerer" om en ny og lignende tilpasning. Noen forskere anser marsupial evolusjon for å være parallell med den for placentale pattedyr, mens andre diskuterer om parallell evolusjon bare er en mindre ekstrem form for konvergent evolusjon.
Både konvergent og parallell evolusjon tjener som påminnelser om at naturlig utvalg ikke har noen foretrukket bane, ingen egenbue fra grunnleggende til avanserte. Arter kan avvike, konvergere og avvike igjen. Evolusjon insisterer bare på at arter tar i bruk overlevelsesstrategier som fungerer i et gitt miljø, uavhengig av hvor disse strategiene kommer fra.
