Ewolucja zbieżna ma miejsce, gdy różne organizmy niezależnie rozwijają podobne cechy.
Na przykład rekiny i delfiny wyglądają stosunkowo podobnie, mimo że są całkowicie niezwiązane. Rekiny to jaja składające jaja o śmiertelnej zdolności węszenia krwi w wodzie, a delfiny to ciekawe ssaki, które nawigują, wydając odgłosy klikania i słuchając echa. Różnice te nie są zbyt zaskakujące, biorąc pod uwagę, że ostatni wspólny przodek duetu pływał w morzu około 290 milionów lat temu.
Od tego starożytnego wspólnego przodka jedna linia wywarła wpływ na ląd i przekształciła się w ssaki, w tym podobne do wilka Pakicetus, które później powróciły do wody i przekształciły się w wieloryby i delfiny. Kolejna linia pozostała w oceanie, ulegając drobnym zmianom, by stać się nowoczesnym rekinem. Jednak pomimo krętych ścieżek oba zwierzęta znalazły się w podobnych niszach ewolucyjnych: opływowe pływaczki z gładką skórą i płetwy do krojenia wody idealne do ścigania zdobyczy.
Każde z siedlisk na Ziemi ma swoje własne wyzwania. Czasami różne gatunki opracowują to samo rozwiązanie tego samego problemu. Biologowie nazywają ten proces - gdy dwa organizmy mają wspólne cechy, których nie odziedziczyły wspólnie od wspólnego przodka - ewolucja zbieżna.
Ewolucja zbieżna a rozbieżna
Klasyczne przykłady ewolucji, takie jak zięby Darwina, pokazują proces odwrotny: ewolucję rozbieżną. Termin ten, spopularyzowany pod koniec XIX wieku przez amerykańskiego misjonarza i przyrodnika J. T. Gulicka, opisuje jeden pojedynczy gatunek, który staje się licznym, aby pasować do różnych ról w danym otoczeniu. Na przykład zięby z Galapagos zmieniły (lub rozdzieliły) kształt dzioba, aby lepiej pasowały do różnych rodzajów żywności dostępnych na różnych wyspach.
Natomiast ewolucja zbieżna zachodzi, gdy gatunki zaczynają być różne, a następnie stają się bardziej podobne. Na przykład wyobraź sobie, że zrzuciłeś asortyment papug i tukanów na tę samą wyspę. Osoby z dziobami, które były nieefektywne w chwytaniu błędów, mogą głodować i umrzeć bez przekazywania genów złego dzioba potomstwu. Ale papugi i tukany miały szczęście mieć dzioby, które były bardziej skuteczne w chwytaniu błędów, przetrwały i przekazywały geny dziobom. Pokolenia później potomkowie obu gatunków mogą zbiegać się w tym samym kształcie dzioba, ponieważ jest to najbardziej udany projekt na przetrwanie w tym środowisku.
Koncepcje leżące u podstaw zbieżnej ewolucji można prześledzić z powrotem do Richarda Owena, brytyjskiego biologa, który pomimo wątpliwości teorii ewolucji Darwina, w połowie XIX wieku wskazał na różnicę między zwierzętami o częściach ciała zbudowanych podobnie (homologach) a częściami ciała, które właśnie mają podobne cele (analogi). Na przykład płetwa delfina i ludzka ręka są homologiczne, ponieważ mają tę samą strukturę kości, mimo że ich funkcje różnią się od naszego ostatniego wspólnego przodka. Z drugiej strony płetwa delfina jest analogiem płetwy rekina - mają ten sam cel, ale różne kształty, ponieważ ewoluowały niezależnie (i zbieżnie).
Przykłady zbieżnej ewolucji
Istnieje wiele przykładów zbieżnej ewolucji, ale najłatwiej je zobaczyć u znanych gatunków zwierząt. Na przykład gigantyczne pandy mają części ciała przypominające kciuki, których zwierzęta używają do chwytania bambusa, jak opisał biolog Stephen Jay Gould w Incorporating Nature Magazine w 1970 roku. Zarówno ludzie, jak i ośmiornice mają oczy podobne do aparatu z tęczówką, soczewką i siatkówką - wszystkie niezbędne części urządzenia do obrazowania. I zarówno nietoperze, jak i ptaki mają skrzydła.
Jakkolwiek mogą się wydawać te cechy, bliższe spojrzenie ujawnia ich niezależne pochodzenie. Łapa pandy, z pięcioma cyframi i kikutem, kikutem wystającym z dłoni, nie przypomina ludzkiej dłoni. Ma to sens, biorąc pod uwagę, że naczelne rozwinęły swoje przeciwstawne kciuki około 50 milionów lat temu, podczas gdy pandy zrobiły to mniej niż 20 milionów lat temu (a nasz ostatni wspólny przodek żył od 65 milionów do 90 milionów lat temu). Podobnie unikalne okablowanie oczu ośmiornic oznacza, że brakuje im martwych punktów. I podczas gdy skrzydła ptaków bardziej przypominają „ramiona”, skrzydła nietoperza wyglądają bardziej jak „ręce” z wrzecionowatymi palcami. Aby użyć kategorii Owena, są to analogiczne, a nie homologiczne części ciała.
Motorem zbieżnej ewolucji jest dostępność określonych ról oferowanych przez środowisko. Oceany rzucają szybko pływających drapieżników, zarówno rekinów, jak i delfinów. Niebo potrzebuje lotników, a stworzenia, które żyją w drzewach lub mają do czynienia z nimi intensywnie, muszą mieć możliwość chwytania gałęzi ogonem, rękami lub pazurami.
Jednym z najbardziej dramatycznych współczesnych przykładów są dwie całe zbieżne grupy zwierząt: australijskie ssaki torbacze, które spędzają swoje pierwsze dni w woreczkach, oraz ssaki urodzone z łożyskowatych, które zamieszkują resztę świata. Ponieważ Australia dzieli się od innych kontynentów kilkadziesiąt milionów lat temu, jej gatunki zwierząt ewoluowały nieco niezależnie. Niemniej jednak wiele nisz zostało wypełnionych przez zwierzęta, które wyglądają bardzo podobnie do ich odpowiedników w Afryce, obu Amerykach i Eurazji.
Do kopania pod ziemią są mole i torbacze. Mysz do biegania po ziemi, myszy spotykają się w australijskich mulgarach. A do polowania na inne małe ssaki wymarła teraz tylacyna wyglądała i chodziła dokładnie jak pies lub wilk, z tym wyjątkiem, że nosiła swoje młode w woreczku jak kangur. Ponieważ podobne role - takie jak digger, scamperer i hunter - istniały po obu stronach oceanu, ewolucja zbiegała się w podobnych projektach w obu lokalizacjach.
Czy ewolucja zbieżna jest nieunikniona?
Historia skamielin ujawnia, że te same wzory występowały w eonach i podczas wielu zdarzeń wymarcia, a płetwy, nogi, pancerze i pazury wyglądały jak znajome paczki w podobnych środowiskach. Zjawisko to skłoniło biologów ewolucyjnych do zakwestionowania, w jakim stopniu ewolucja jest procesem losowym i w jakim stopniu jego wynik jest ustalony przez środowisko. Jak zastanawiał się Gould, gdybyśmy mogli odtworzyć historię Ziemi od samego początku, czy drzewo życia przybrałoby ten sam kształt?
Wyraźnie nakreślone przypadki zbieżnej ewolucji nie są jednak czarno-białe. Jest ściśle związany z równoległą ewolucją, w której gatunek znajduje się w dwóch różnych środowiskach i rozwija się w takim samym przystosowaniu do każdego z nich. Zaczynając od tego samego planu ciała, ewolucja porusza się w krokach, nie do końca „zbiegając się” w nowej i podobnej adaptacji. Niektórzy naukowcy uważają ewolucję torbaczy za równoległą do ewolucji ssaków łożyskowych, podczas gdy inni dyskutują, czy ewolucja równoległa jest po prostu mniej ekstremalną formą zbieżnej ewolucji.
Zarówno zbieżna, jak i równoległa ewolucja służą jako przypomnienie, że dobór naturalny nie ma ulubionej ścieżki, żadnego wewnętrznego łuku od podstawowego do zaawansowanego. Gatunki mogą się rozchodzić, zbiegać i rozchodzić ponownie. Ewolucja nalega tylko, aby gatunki przyjęły strategie przetrwania, które działają w danym środowisku, niezależnie od tego, skąd pochodzą te strategie.
