趋同进化:当一个好想法在物种之间传播

由:Jesslyn盾牌|
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趋同进化体现在灵长类动物蓝眼睛的出现上。维基共享资源(CC BY-SA 2.5)/HowStuffWork18新利最新登入s

你注意到了吗蜻蜓例如,蝙蝠和加州秃鹰都有飞行能力,但在其他任何方面都不太相似?在过去的6亿年间,这些动物不太可能有一个共同的祖先,也绝对不可能有一个能把身体拖离地面、在空中盘旋的祖先。然而它们都发展出了独立飞行的能力。这是科学家所说的趋同进化的一个极好的例子。

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好主意就是好主意

进化做事不刻意;它不是坐在角落办公室的一张大桌子前,随意决定哪些动物会产卵,哪些动物会在肚子上长袋子。进化是生物体在许多代的过程中发生变化以适应其生存条件的过程。有些特征,比如飞行,特别有用——它可以帮助你捕捉猎物或躲避捕食者,很容易转移到新的食物来源和生态位所以它在不同的动物群体中分别进化了好几次。18新利最新登入然而,在不同的群体中,飞行看起来并不一样。例如,蝙蝠在腹部、手臂和手指之间长出了一层膜来捕捉空气,而鸟类在手指融合的前肢上长出了羽毛,这意味着蝙蝠可以单独操纵翅膀,而鸟类必须一起移动。飞虫只是用它们的外骨骼塑造了翅膀。

因此,趋同进化可以告诉我们很多关于什么样的适应可以帮助物种在特定类型的环境中生存下来——生态学家称之为生物群系。例如,在北美,袋鼠鼠生活在索诺兰沙漠,在炎热的白天,它在一个凉爽、干燥的洞穴里度过,在凉爽的沙漠夜晚,它收集种子、植被,如果能找到的话,偶尔还会收集昆虫。沙漠里的所有动物都想吃它们——土狼、山猫、响尾蛇、猫头鹰——但袋鼠鼠速度快、敏捷,后腿有力,听觉极其灵敏,所有这些都有助于它在艰难的、食物链最底层的沙漠生物群系生活方式中生存下来。虽然袋鼠鼠的生活并不令人羡慕,但它很有效:地球上的另外两种啮齿动物——澳大利亚内陆的澳大利亚跳鼠和一种叫做澳大利亚跳鼠的小跳鼠跳鼠原产于北非、亚洲和中东的沙漠——分别进化,但却惊人地相似。

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不会飞的鸟类和基因组学

但是趋同18新利最新登入进化是如何发生的呢?这是一个棘手的问题,过去20年来遗传工具的发展有助于解开这个谜团。在一个2019年的研究发表在《科学》杂志上的一篇文章中,哈佛大学的一组研究人员研究了鸟类无飞行能力的发展——鸟类的一种特征已经进化了好几次——以及进化是如何像在鸵鸟身上一样在企鹅身上实现的。18新利最新登入

不会飞的鸟类,或称田鼠,不能飞有以下几个原因:在它们的谱系中,它们失去了龙骨——在飞禽身上与胸骨垂直的骨头,胸肌附着在上面——它们的前肢减少了,从几乎没有的几维鸟到仍然明显但体积缩小的鸵鸟。

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18新利最新登入然而,有许多特定的趋同特征可以进化。

“在基因组学之前,人们可以使用发育工具来弄清楚是否相同或不同的发育机制似乎与趋同表型有关,但趋同水平的想法——相同的突变,相同的基因,或相同的途径——在很大程度上已经发展起来,因为现在有可能在基因组中寻找这些东西,”蒂姆萨克顿说生物信息学哈佛大学。“例如,我们能够证明,在不会飞的鸟类中,控制某些基因表达的地点和时间的基因组相同区域正在反复进18新利最新登入化,但这似乎不涉及相同的核苷酸突变。”

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趋异进化

是的,当一些特征从生活世界的完全不同的角落汇聚在一起时,相反的情况也是正确的:分化进化是指来自一个物种或有机体的群体开始发展出不同的特征,从而分裂成不同的物种的过程。当一个物种的种群在地理上分开时,这种情况经常发生,随着时间的推移,它们适应了新地点的条件,无论是捕食压力增加还是气候变化等非生物因素。

发散进化的一个著名例子是由查尔斯·达尔文在他的旅行中加拉帕戈斯群岛在1836年。现在被称为“达尔文雀”的是一群生活在群岛不同岛屿上的雀类(不是真正的雀类),它们之间的主要区别在于喙的形状,由于不同岛屿上的鸟类可以获得的特定食物,喙的形状在几代人的时间里发生了变化。

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