En av de underskattade fakta om evolution är att det finns ett begränsat antal effektiva lösningar på vissa utmaningar i naturen. Följaktligen är det troligt att vissa lösningar dyker upp oberoende om och om igen. Det är vad konvergent evolution handlar om.
Det är genom denna process som orelaterade djur som upptar liknande ekologiska nischer ofta utvecklar liknande adaptiva egenskaper. Dessa adaptiva egenskaper kan utvecklas hos två arter med tiotals miljoner år från varandra.
Kom ihåg till exempel de slående likheterna mellan forntida sauropoder och moderna giraffer. Det kan också förekomma samtidigt, som i fallet med djur med liknande livsmiljöer på motsatta sidor av planeten.
Ett hett lösningsexempel på konvergent evolution
I det kalla vattnet i havet som omger Antarktis har fiskar en speciell egenskap som gör att de kan överleva vid mycket låga temperaturer. Nyckeln till dess överlevnad upptäcktes av forskarsamhället på 1960-talet: tillverkningen av en typ av naturligt frostskyddsmedel.
Dessa fiskar har utvecklats för att producera speciella sockerförankrade proteiner – glykoproteiner – som cirkulerar i deras blod. Denna komponent fungerar genom att något minska temperaturen vid vilken dina kroppsvätskor skulle frysa ihjäl. Dessa glykoproteiner omger varje liten iskristall och hindrar den från att växa.
Den beskrivna strategin är en av många geniala lösningar som vi hittar i naturen. En framgång för den evolutionära processen. Ett underverk. Tänk nu på det här: naturen gjorde det inte en gång, utan minst två gånger.
När fiskar studerades på andra sidan jorden, i Arktis, fann forskare också att de producerade frostskyddsproteiner. Däremot är generna som kodar för frostskyddsproteiner – i nordlig och sydlig fisk – ganska olika.
Detta faktum är inte förvånande med tanke på att dessa två fiskpopulationer skiljde sig åt långt innan de utvecklade frostskyddsgenerna och proteinerna. Det är uppenbart att i båda populationerna inträffade oberoende episoder av molekylär evolution som orsakade samma funktionella resultat.
Detta är ett dramatiskt exempel på konvergent evolution. Dess koncept definieras som den process genom vilken obesläktade arter utvecklas genom att utveckla liknande egenskaper för att anpassa sig till liknande habitatförhållanden.
fladdermöss och valar har fördelarna av att vara en bra lyssnare
fladdermöss delar en adaptiv egenskap med ett extremt annorlunda djur, tandvalen. Båda har utvecklat ett sofistikerat sensoriskt system som kallas ekolokalisering eller biosonar. I denna process avger de ljud som studsar av närliggande föremål och producerar ett eko. Båda djuren utvecklade förmågan att lyssna på ekon och tolka dem för att orientera sig i sin flygning och navigering.
fladdermöss producerar ultraljud –högfrekventa ljud– från struphuvudet och avger det genom munnen eller näsan, medan valar passerar luft genom sin näsgång för att driva ut vibrationerna genom vävnadsfett som kallas melon.
Intressant nog har samma strategi utvecklats i två mycket olika miljöer: himlen och havet. Ännu mer överraskande är att ekolokalisering uppstod oberoende i varje grupp och görs av olika mekanismer, men fungerar tack vare samma genetiska mutationer.
Vetenskapliga studier har visat att fladdermöss och valar har upplevt samma förändringar i genen som är involverad i ljudbehandling. Denna anpassning är det som gör att var och en av dem bättre kan höra de ultraljudsfrekvenser som används för ekolokalisering.
Inte bara människan sätter sina spår
Man tror att människors avlägsna förfäder behövde ett tillförlitligt sätt att greppa och manipulera verktyg, och de utvecklade fingeravtryck.
Det är intressant att även om fingeravtryck är unika för var och en av oss, är de inte unika för den mänskliga arten. Några av våra primatsläktingar, som schimpanser och gorillor, har dem också. Detta är dock inte förvånande, eftersom vi alla fick dem från vår gemensamma förfader.
Det finns ett annat djur – ett pungdjur – som utvecklade dem på egen hand: koalan. Koalor har fingeravtryck mycket lika våra. Analogt med mänskliga fingeravtryck verkar koala-fingeravtryck vara unika för varje ämne.
Vetenskapliga studier tyder på att koala-fingeravtryck har utvecklats nyligen i deras evolutionära historia. Detta beror på att de flesta av deras nära släktingar inte har dem. Man tror att dess utseende kan vara en anpassning för att greppa och hantera koalans favoritmat, eukalyptusblad.
Kort sagt, oavsett om det gäller att korsa himlen, klättra i träd, gräva i jorden eller plöja genom vatten, finns fall av konvergent evolution i hela naturen, i många olika skalor, och inte bara i djurriket. Det ses även i växter!