Konvergent evolution är när olika organismer oberoende utvecklar liknande egenskaper.
Till exempel ser hajar och delfiner relativt lika trots att de är helt orelaterade. Hajar är äggläggande fiskar med den dödliga förmågan att snifta ut blod i vattnet, medan delfiner är nyfikna däggdjur som navigerar genom att göra klickljud och lyssna på deras ekon. Dessa skillnader är inte för överraskande med tanke på att duonens senaste gemensamma förfader simmade havet för 290 miljoner år sedan.
Från den forntida gemensamma förfäder slog en släkt ut på land och utvecklades till däggdjur, inklusive vargliknande pakicetus, som senare skulle återgå till vattnet och utvecklas till valar och delfiner. En annan släkt stannade i havet och genomgick justeringar för att bli den moderna hajen. Trots sina slingriga stigar hamnade båda djuren i liknande evolutionära nischer: strömlinjeformade simmare med slät hud och skivor med vattenskivor som är idealiska för att jaga byten.
Varje jordens livsmiljöer presenterar sina egna utmaningar. Ibland utvecklar olika arter samma lösning på samma problem. Biologer kallar denna process - när två organismer delar egenskaper som de inte gemensamt ärvt från en gemensam förfader - konvergent evolution.
Konvergent mot divergerande evolution
De klassiska exemplen på evolution, såsom Darwins finkar, visar den motsatta processen: divergerande evolution. Begreppet beskrevs i slutet av 1800-talet av den amerikanska missionären och naturforskaren J. T. Gulick och beskriver en enda art som blir många för att passa olika roller i en given miljö. Bland Galápagos-finkorna ändrades till exempel näbbformen (eller divergerade) för att bättre matcha de olika typerna av mat som finns på olika öar.
Däremot inträffar konvergent evolution när arter börjar vara annorlunda och sedan blir mer likartade. Föreställ dig till exempel att du skulle dumpa ett sortiment av papegojor och tukaner på samma ö. Personer med näbb som var ineffektiva för att snagga buggar kan bli hungriga och dö utan att överföra sina dåliga näbbgener till avkomman. Men papegojorna och tukanerna som hade tur nog att ha näbb som var mer framgångsrika med att ta tag i buggar, skulle överleva och vidarebefordra generna för de buggnabbande näbbarna. Generationer senare kunde efterkommer av båda arterna samlas på samma näbbform, eftersom det är den mest framgångsrika designen för att överleva i den livsmiljön.
Begreppen som ligger bakom konvergent evolution kan spåras tillbaka till Richard Owen, en brittisk biolog som, trots att han tvivlade på Darwins evolutionsteori, i mitten av 1800-talet påpekade skillnaden mellan djur med kroppsdelar som är byggda på liknande sätt (homologer) och kroppsdelar som bara har liknande syften (analoger). En delfinsfena och en mänsklig hand, till exempel, är homologa eftersom de har samma benstruktur, trots att deras funktioner avviker sedan vår senaste gemensamma förfader. Å andra sidan är delfinsfena en analog till hajens fen - de har samma syfte men olika former eftersom de utvecklats oberoende (och konvergerande).
Exempel på konvergent evolution
Exempel på konvergent evolution finns i överflöd, men de är lättast att se hos bekanta djurarter. Till exempel har jättepandor kroppsdelar som liknar tummarna, som djuren använder för att greppa bambu, som biologen Stephen Jay Gould beskrev i Incorporating Nature Magazine på 1970-talet. Både människor och bläckfisk har kameraliknande ögon med iris, en lins och näthinna - alla väsentliga delar av en bildenhet. Och både fladdermöss och fåglar har vingar.
Så likt som dessa drag kan visas, visar en närmare titt på deras oberoende ursprung. En panda tass, med sina fem siffror och ett tumliknande, stubben ben som sticker från handflatan, ser ingenting ut som en mänsklig hand. Det är meningsfullt, med tanke på att primater utvecklade sina motsatta tummar för cirka 50 miljoner år sedan medan pandor gjorde det för mindre än 20 miljoner år sedan (och vår senaste gemensamma förfader levde för 65 miljoner till 90 miljoner år sedan). På samma sätt innebär den unika ledningen av bläckfiskögon att de saknar blinda fläckar. Och medan fågelvingar är mer besläktade med "armar", flaggermusvingar ser mer ut som "händer" med spindla fingrar. För att använda Owens kategorier är dessa analoga, inte homologa kroppsdelar.
Drivkraften för konvergent utveckling är tillgängligheten till specifika roller som erbjuds av miljön. Hav kastar snabbt simande rovdjur, vare sig det är hajar eller delfiner. Himlen behöver flygblad, och varelser som lever i eller behandlar mycket med träd behöver kunna greppa grenar med svans, händer eller klor.
Ett av de mest dramatiska moderna exemplen är två hela konvergenta djurgrupper: Australiens pungdjur, som tillbringar sina tidiga dagar i påsar, och däggdjur födda från morkakor som bor i resten av världen. Eftersom Australien delade sig från de andra kontinenterna för tio miljoner år sedan har dess djurarter utvecklats något oberoende. Ändå har många nischer fyllts av djur som liknar deras motsvarigheter i Afrika, Amerika och Eurasien.
För att gräva under jord finns det mol och bula. För att skämma längs marken möter möss deras match i australiska mulgaras. Och för att jaga andra små däggdjur såg den nu utrotade tylacinen ut och gick exakt som en hund eller en varg, förutom att den också bar sina unga i en påse som en känguru gör. Eftersom liknande roller - som grävaren, scamperern och jägaren - fanns på båda sidor av havet, konvergerade evolutionen på liknande mönster på båda platserna.
Är konvergent evolution oundviklig?
Den fossila posten avslöjar att samma mönster har spelat över eoner och flera utrotningshändelser, med fenor, ben, pansarskal och klor som verkade som bekanta paket i liknande miljöer. Fenomenet har lett till att evolutionära biologer ifrågasätter i vilken grad evolution är en slumpmässig process och i vilken grad dess resultat fastställs av miljön. Som Gould undrade om vi kunde spela om jordens historia från början, skulle livets träd ta samma form?
Klart avgränsande fall av konvergent utveckling är dock inte svart och vitt. Det är nära besläktat med parallell evolution, där en art befinner sig i två olika miljöer och utvecklar samma anpassning till var och en. Med utgångspunkt från samma kroppsplan rör sig evolutionen i låssteget, inte exakt "konvergerande" på en ny och liknande anpassning. Vissa forskare anser att utvecklingen av pungdjur är parallell med den hos placenta däggdjur, medan andra debatterar om parallell evolution bara är en mindre extrem form av konvergent evolution.
Både konvergent och parallell evolution fungerar som påminnelser om att naturligt urval inte har någon gynnad väg, ingen egenbåge från grundläggande till avancerad. Arter kan avvika, konvergera och avvika igen. Evolution insisterar endast på att arter antar överlevnadsstrategier som fungerar i en given miljö, oavsett var dessa strategier kommer ifrån.
