Har du någonsin märkt att trollsländor, fladdermöss och Kalifornien kondorer har alla förmågan att flyga, men är inte väldigt lika på något annat sätt? Det är inte mycket troligt att något av dessa djur hade en gemensam förfader när som helst under de senaste 600 miljoner åren eller så, och definitivt inte en som kunde dra kroppen från marken och zooma runt i luften. Och ändå utvecklade de alla förmågan att flyga separat. Detta är ett fantastiskt exempel på vad forskare kallade konvergent evolution.
Evolution gör inte saker med avsikt; det sitter inte vid ett stort skrivbord i ett hörnkontor någonstans och fattar slumpmässiga beslut om vilka djur som lägger ägg eller får påsar på magen. Evolution är processen för organismer som under många generationer förändras för att passa de förhållanden under vilka de lever. Och några drag, som att flyga, är särskilt användbara - det kan hjälpa dig att fånga byten eller undvika rovdjur och enkelt flytta till nya matkällor och ekologiska nischer - så det har utvecklats separat i olika grupper av djur flera gånger. Dock, flygning ser inte likadant ut mellan grupperna. Till exempel, fladdermöss utvecklade ett membran mellan buken, armar och fingrar för att fånga luft, medan fåglar grodde fjädrar längs en fingerskadad framben, vilket innebär att fladdermöss kan manövrera sina vingar separat medan fåglar måste röra sig tillsammans. Flygande insekter skapade bara vingar ur sina exoskelett.
Så, konvergent evolution kan berätta mycket om vilka typer av anpassningar som fungerar för att hjälpa arter att överleva alla prövningar och svårigheter de kan möta i en viss typ av miljö - vad ekologer kallar en biom. Till exempel, i Nordamerika lever kängururåttan i Sonoranöknen där den tillbringar de heta dagarna i en sval, torr hålighet och de svala ökennätterna som samlar frön, vegetation och en och annan insekt om de kan få det. Alla i öknen vill äta dem - coyoter, bobcats, skallerormar, ugglor - men kängururåttan är snabb och smidig med kraftfulla bakben och extremt känslig hörsel, som alla hjälper den att överleva en hård scrabble, botten-i-mat-kedjan ökenbiom livsstil. Och även om kängururåttan inte har ett avundsvärt liv, det är effektivt:Två andra gnagare på jorden - den australiensiska hoppmusen i den australiska outbacken och en liten hoppande gnagare som kallas jerboen som är infödd i öknarna i Nordafrika, Asien och Mellanöstern - utvecklades separat, och ändå otroligt lika.
Men hur sker konvergent utveckling? Det här är en svårare fråga, och utvecklingen av genetiska verktyg under de senaste 20 åren har varit till hjälp för att plocka isär det. I en studie från 2019 publicerad i Science, en grupp forskare vid Harvard University har tittat på utvecklingen av flyktlöshet hos fåglar - ett drag hos fåglar som har utvecklats flera gånger om - och exakt hur evolutionen drog ut det i pingviner på samma sätt som det gjorde i strutsar.
Fågelfria fåglar, eller ratiter, kan inte flyga av ett par skäl:Någonstans längs deras släktlinje, de har tappat sin köl - benet som löper vinkelrätt mot bröstbenet på flygande fåglar som bröstmusklerna fäster vid - och de har reducerade framben, allt från nästan frånvarande i kiwi till fortfarande uppenbart men minskad i storlek i strutsen.
Dock, det finns många sätt att specifika konvergenta egenskaper kan utvecklas.
"Innan genomics, man kan använda utvecklingsverktyg för att ta reda på om samma eller olika utvecklingsmekanismer tycktes vara inblandade i konvergerande fenotyper, men tanken på konvergensnivåer - samma mutation, samma gen, eller samma väg - har utvecklats till stor del eftersom det är möjligt att leta i genomet efter dessa saker nu, "säger Tim Sackton, direktör för bioinformatik vid Harvard. "I ratiterna, till exempel, vi kunde visa att samma regioner i genomet som styr var och när vissa gener uttrycks utvecklas upprepade gånger i flyglösa fåglar, men detta verkar inte innebära samma nukleotidmutationer. "
Och ja, där vissa drag konvergerar från helt andra hörn av den levande världen, det motsatta är också sant:divergerande evolution är processen genom vilken grupper från en art eller organism börjar utveckla olika drag, härigenom uppdelning i separata arter. Detta händer ofta när populationer av en art är geografiskt åtskilda, och med tiden anpassar de sig till förhållandena på sin nya plats, oavsett om det är ökat predationstryck eller abiotiska faktorer som klimatförändringar.
Ett känt exempel på divergerande utveckling hittade Charles Darwin på sina resor till Galápagosöarna 1836. "Darwins finkar, "som de nu är kända, var en grupp på tanagers (inte sanna finkar) som bodde på olika öar i skärgården - den största skillnaden mellan dem är formen på deras näbbar, som förändrades under generationerna på grund av de speciella livsmedel som finns tillgängliga för fåglarna på de olika öarna.
Nu är det intressantKoalor är inte de enda icke-människor med fingeravtryck:Nära mänskliga släktingar som schimpanser och gorillor har dem också. Men, det fascinerande med mänskliga och koala -tryck är att de är nästan identiska och verkar ha utvecklats oberoende.