Shutterstock

Марта Джонс: Это как в этих фильмах: если вы наступите на бабочку, вы измените будущее человеческой расы.

Доктор: Тогда не наступайте на бабочек. Что бабочки когда-либо делали с тобой?

Авторы научной фантастики, похоже, не согласны с правилами временного путешествия. Иногда, как и у Доктора Кто (выше), персонажи могут путешествовать во времени и влиять на небольшие события, не изменяя великий ход истории. В других историях, таких как «Назад в будущее», даже самые крошечные из действий путешественников во времени в прошлом производят крупные ряби, которые непредсказуемо меняют будущее.

Эволюционные биологи проводят аналогичную дискуссию о том, как эволюция работает десятилетиями. В 1989 (год назад к будущей части II) американский палеонтолог Стивен Джей Гулд опубликовал свою вневременную книгу «Чудная жизнь», названная в честь классический фильм что также связано с путешествиями во времени. В нем он предложил мысленный эксперимент: что произойдет, если вы сможете воспроизвести ленту жизни, перемотать историю эволюции и запустить ее снова? Вы по-прежнему будете видеть тот же фильм со всеми эволюционными событиями, играющими по-прежнему? Или это будет больше похоже на перезагрузку, причем виды меняются по-разному?

Ответ Гулда был последним. По его мнению, непредсказуемые события сыграли важную роль в естественной истории. Если вы должны были вернуться назад вовремя и наступить на первую бабочку (напоминающую рассказ 1952 И грянул гром Рэем Брэдбери), тогда бабочки больше не будут развиваться.

Это, предположительно, потому, что вариация, которую мы видим в природе, - множество различных физических особенностей и форм поведения, которые могут иметь формы жизни, - вызвана случайными генетическими событиями, такими как генетические мутации и рекомбинации, Естественный отбор фильтрует это изменение, сохраняя и распространяя функции, которые дают организму лучшее репродуктивное преимущество. По мнению Гулда, потому что серия мутаций, которые привели к первой бабочке, была случайной, они вряд ли появятся во второй раз.

Сходящаяся эволюция

Но не все согласны с этой картиной. Некоторые ученые защищать идею «конвергентной эволюции». Это когда организмы, которые не связаны друг с другом, независимо развивают сходные черты в ответ на окружающую среду. Например, летучие мыши и киты - очень разные животные, но оба развили способность «видеть», слушая, как звучит эхо вокруг них (эхолокация). И панды, и люди эволюционировали противостоящие большие пальцы, Пронесенный полет развился по крайней мере четыре раза, у птиц, летучих мышей, птерозавров и насекомых, таких как бабочки. И глаза самостоятельно эволюционировали по крайней мере 50 раз в истории животных.

Даже интеллект развился несколько раз. Известный палеонтолог Симон Конвей-Моррис однажды спросил, смогут ли динозавры стать умными, если они все еще здесь. Его ответ заключалось в том, что «эксперимент был выполнен, и мы называем его воронами», ссылаясь на то, что птицы, включая очень умные виды ворона, эволюционировал из группы динозавров.

Сходящаяся эволюция предполагает, что существует несколько оптимальных способов, с помощью которых виды могут адаптироваться к своей среде, а это означает, что (если у вас есть достаточно информации), вы могли бы предсказать, как вид может развиваться в течение длительного времени. Если вы должны были наступить на первую бабочку, в будущем эволюционирует другое насекомое-бабочка, потому что другие мутации в конечном итоге будут давать те же функции, которые будут благоприятны естественным отбором.

A Недавнее исследование в журнале Current Biology, похоже, опрокидывает масштаб в пользу конвергентной эволюции. В этом исследовании исследуется, как паук-пауки эволюционировали на Гавайских островах и предоставляют доказательства для разных изолированных групп животных, которые эволюционируют одинаково.

Острова часто называют природными лабораториями, поскольку они эффективно закрыты. Каждый раз, когда вид колонизирует новый остров, происходит новый независимый эксперимент по адаптации. Значимым примером являются вьюрки, которые адаптировались к различным источникам пищи на каждом острове Галапагосских островов, что помогло Чарльзу Дарвину развить свою теорию естественного отбора. Некоторые из этих групп населения даже попали в процесс становления виды зяблика.

Большинство паук-пауков на Гавайских островах имеют золотую, темную или белую окраску тела как камуфляж, чтобы прятаться от хищников, таких как птицы. Ученые использовали ДНК различных видов пауков, чтобы восстановить историю их эволюции. Они показали, что темные пауки и белые пауки неоднократно эволюционировали от предков золотых пауков, шесть раз в случае темных пауков и два раза в случае белых.

Шанс или необходимость?

Это исследование является замечательным примером сходящейся эволюции, происходящей в том же географическом районе. Это напоминает классические исследования Ящерицы Анолиса эволюционным экологом Джонатаном Лососом, который заметил, что ящерицы на разных островах Карибского моря самостоятельно эволюционировали одинаковые адаптации несколько раз, Все это говорит о том, что формы жизни, живущие в определенной среде в течение достаточно долгого периода времени, скорее всего, будут развиваться.

Но доказательства конвергенции эволюции не исключают роли случайности. Нет никаких сомнений в том, что мутации и биологические вариации, которые они создают, являются случайными. Организмы - это мозаика из нескольких признаков, каждая из которых имеет разные эволюционные истории. И это означает, что все, что развивалось в месте бабочки, вполне может выглядеть не так.

Свидетельства не являются окончательными в любом случае, но, возможно, как шанс, так и необходимость играют определенную роль в эволюции. Если бы мы снова запустили ленту жизни, я думаю, что мы закончим те же самые типы организмов, которые у нас есть сегодня. Вероятно, будут первичные производители, извлекающие питательные вещества из почвы и энергии от солнца, и другие организмы, которые перемещаются и питаются основными производителями. У многих из них были бы глаза, кто-то летал, а кто-то был бы умным. Но они могут сильно отличаться от растений и животных, которые мы знаем сегодня. Не может быть даже умных двуногих млекопитающих.

Так что на всякий случай, когда вы когда-нибудь окажетесь вовремя, не наступайте на бабочек.

Об авторе

Хорди Папс, преподаватель, Школа биологических наук, Университет Эссекса

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon