A konvergens evolúció az, amikor a különböző szervezetek egymástól függetlenül hasonló vonásokat fejlesztenek ki.
Például a cápák és a delfinek viszonylag hasonlónak néznek ki annak ellenére, hogy teljesen függetlenek. A cápák tojásrakási halak, amelyek halálos képességük van a vér szippantására a vízben, míg a delfinek kíváncsi emlősök, akik navigálnak úgy, hogy kattintó hangokkal hallgatnak és visszhangjaikat hallgatják. Ezek a különbségek nem túl meglepő, ha figyelembe vesszük, hogy a duó utolsó közös őse mintegy 290 millió évvel ezelőtt a tenger felett úszott.
Ebből az ősi közönségből az egyik törzs szárazföldön tört, és emlősökké fejlődött, beleértve a farkasszerűt is pakicetus, amely később visszatér a vízbe, és bálnákká és delfinekké alakul. Egy másik törzs az óceánban maradt, és megkísérelte a modern cápa válását. A kanyargós útjuk ellenére mindkét állat hasonló evolúciós fülkékbe került: a korszerű úszók sima bőrű és vízszeletelő uszonyai ideálisak a zsákmány üldözéséhez.
A Föld mindegyike él saját kihívásokkal. Időnként különböző fajok dolgozzák ki ugyanazon probléma azonos megoldását. A biológusok ezt a folyamatot nevezik - amikor két organizmus olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyeket nem közös örökségük általánosan örököltek - konvergens evolúciónak.
Konvergens és eltérő evolúció
Az evolúció klasszikus példái, mint például Darwin pinty, az ellenkező folyamatot mutatják: az eltérő evolúciót. Az 1800-as évek végén az amerikai misszionárius és a természettudós, J. T. Gulick népszerűsítette azt a kifejezést, amely szerint egyetlen faj sokfélesé válik, hogy egy adott környezetben különböző szerepekre férjenek hozzá. A Galápagos pintyek közül például a csőr alakja megváltozott (vagy eltérő volt), hogy jobban megfeleljen a különféle szigeteken elérhető különféle ételeknek.
Ezzel szemben a konvergens evolúció akkor fordul elő, amikor a fajok elkülönülnek, majd hasonlóan növekednek. Képzelje el például, hogy ugyanazon a szigeten papagájok és tukánok választékát kellene leraknia. Azok a csőrrel rendelkező egyének, amelyek nem képesek hatékonyan megfigyelni a hibákat, éhesek lehetnek és meghalhatnak anélkül, hogy a rossz csőr génjüket az utódoknak továbbadnák. De a papagájok és a tukánok olyan szerencsések, hogy olyan csőrrel rendelkeznek, amelyik sikeresebben megragadta a hibákat, túlélné és továbbadná a géneket azoknak a buggyózó csőröknek. Generációk után később mindkét faj leszármazottjai ugyanazon csőr alakján konvergálhatnak, mivel ez a legsikeresebb forma az élőhelyben való túléléshez.
A konvergens evolúció alapjául szolgáló fogalmak visszavezethetők Richard Owenre, egy brit biológusra, aki annak ellenére, hogy megkérdőjelezte Darwin evolúciós elméletét, az 1800-as évek közepén rámutatott a különbségre az állatok között, amelyek hasonló felépítésű testrészekkel (homológok) és az éppen csak hasonló célokkal rendelkeznek (analógok). Például a delfin uszonya és az emberi kéz homológ, mert ugyanaz a csontszerkezetük, annak ellenére, hogy funkcióik különböznek az utóbbi közös őseink óta. Másrészt a delfin uszonya a cápauszony analógja - azonos célú, de eltérő alakúak, mert egymástól függetlenül (és konvergensen) fejlődtek ki.
Példák a konvergens evolúcióra
A konvergens evolúció példáinak bőven van, ám ezeket a legkönnyebb megismerni az ismert állatfajokban. Például az óriás pandáknak a hüvelykujjához hasonló testrészek vannak, amelyeket az állatok használnak a bambusz megfogására - amint azt a biológus Stephen Jay Gould ismertette a 1970-es években a Nature Magazine-ban. Mind az embereknek, mind a polipoknak kamerás szemük van, írisznel, lencsével és retinaval - a képalkotó eszköz minden lényeges részével. És mind a denevéreknek, mind a madaraknak szárnyak vannak.
Akárcsak ezek a tulajdonságok jelenhetnek meg, közelebbi pillantás rávilágít önálló eredetükre. A panda mancs öt számjeggyel és a tenyeréből kinyúló hüvelykujjú, csontozott csonttal nem hasonlít emberi kézre. Ennek értelme van, mivel a főemlősök körülbelül 50 millió évvel ezelőtt fejlesztették ki ellentétes hüvelykujjukat, míg a pandák kevesebb, mint 20 millió évvel ezelőtt tették meg (és utolsó közös őseink 65–90 millió évvel ezelőtt élt). Hasonlóképpen, a polip szemének egyedi huzalozása azt jelenti, hogy hiányoznak a vak pontok. Míg a madárszárnyak inkább a "fegyverekhez" hasonlítanak, a denevér szárnyak inkább "kéz" -nek tűnnek, orsó ujjaival. Owen kategóriáinak használatához ezek analóg, nem homológ testrészek.
A konvergens evolúció mozgatórugója a környezet által kínált speciális szerepek elérhetősége. Az óceánok gyorsan úszó ragadozókat vetnek ki, legyenek cápák vagy delfinek. Az égboltnak repülõre van szüksége, és a fákban élõ vagy széles körben foglalkozó lényeknek képesnek kell lenniük arra, hogy farokkal, kezekkel vagy karmokkal megragadják az ágakat.
Az egyik legdrámaibb modern példa az egész két konvergáló állatcsoport: Ausztrália erszényes emlősök, akik korai napjaikat tasakokban töltik, és a placentákból született emlősök, akik a világ többi részén laknak. Mivel Ausztrália tízmillió évvel ezelőtt szétválta a többi kontinenstől, az állati fajai kissé önállóan fejlődtek ki. Ennek ellenére sok rést kitöltöttek az állatok, amelyek nagyon hasonlítanak afrikai, amerikai és eurázsiai társaikhoz.
A föld alatti ásáshoz anyajegyek és erszényes anyajegyek vannak. Az egerek a talaj mentén történő átcsapódás céljából ausztrál mulgarákban találkoznak. Más kis emlősök vadászatához a most kihalt tylacine pontosan úgy nézett ki és sétált, mint egy kutya vagy farkas, kivéve azt is, hogy fiatalokat egy tasakban hordoz, mint a kenguru. Mivel hasonló szerepek - mint például az ásó, a csaló és a vadász - az óceán mindkét oldalán léteztek, az evolúció mindkét helyen hasonló mintákon konvergált.
Elkerülhetetlen-e a konvergens evolúció?
A fosszilis nyilvántartásból kiderül, hogy ugyanazok a minták játszódtak le az eonok és a többszörös kihalási események során, az uszonyok, a lábak, a páncélozott héjak és a karomok hasonló környezetben ismerős csomagként jelentek meg. A jelenség arra késztette az evolúciós biológusokat, hogy megkérdőjelezzék, hogy az evolúció milyen mértékben véletlenszerű folyamat, és milyen mértékben rögzíti annak eredményét a környezet. Ahogyan Gould elgondolkodott, ha meg tudnánk ismételni a Föld történetét a kezdetektől fogva, az életfája ugyanazt az alakot fogja-e alakítani?
A konvergáló evolúció egyértelműen körülhatárolása azonban nem fekete-fehér. Szorosan kapcsolódik a párhuzamos evolúcióhoz, amelyben a faj két különböző környezetben találja magát, és azonos adaptációval jár együtt. Ugyanazon testtervtől kezdve az evolúció a lépcsőn mozog, nem pontosan "konvergál" egy új és hasonló adaptációra. Egyes tudósok úgy vélik, hogy az erszényes evolúció párhuzamos a placentális emlősökkel, míg mások vitatják, hogy a párhuzamos evolúció csak a konvergencia evolúció kevésbé extrém formája.
Mind a konvergens, mind a párhuzamos evolúció emlékeztetőül szolgál, hogy a természetes szelekciónak nincs kedvező útja, nincs belső ív az alaptól a haladóig. A fajok eltérhetnek, összefonódhatnak és újra elválhatnak. Az evolúció csak azt követeli, hogy a fajok elfogadja a túlélési stratégiákat, amelyek egy adott környezetben működnek, függetlenül attól, hogy honnan származnak ezek a stratégiák.
