Konvergent evolution – definition, årsager og eksempler
Konvergent evolution: klar definition, årsager og illustrative eksempler på analoge træk — lær, hvordan uafhængige arter udvikler lignende tilpasninger.
Konvergent evolution er en proces i biologien. Den opstår, når to arter fra ikke beslægtede linjer udvikler de samme træk eller karakteristika. Det sker, fordi de lever i lignende levesteder og er nødt til at udvikle løsninger på den samme slags problemer. Konvergent evolution viser, hvordan naturlig selektion kan føre til lignende tilpasninger i vidt forskellige organismer, når de udsættes for sammenlignelige miljømæssige krav.
Lighed i træk kan opstå på to måder. Begge arter kan have erhvervet egenskaben ved at nedstamme fra en fælles forfader. I dette tilfælde er strukturerne homologe. Et eksempel er tetrapodernes lemmer, som er nedarvet fra de tidlige tetrapoder i slutningen af devon/starten af karbon for ca. 360 millioner år siden. På den anden side kan begge dele være uafhængige tilpasninger til lignende forhold i deres levested. I så fald er strukturerne analoge. Konvergent udvikling fører til analoge træk.
Årsager
Konvergens skyldes primært lignende selektionstrykk — de samme fysiske, økologiske eller biologiske udfordringer fører til de samme løsninger. Andre faktorer er:
- Begrænsede fysiologiske og udviklingsmæssige muligheder, så der kun er få effektive løsninger på et problem.
- Fysikkens og kemiens love (fx aerodynamik og hydrodynamik), som gør bestemte former og funktioner særligt effektive.
- Gentagne invasioner af samme økologiske niche af ubeslægtede grupper, som derfor bliver udsat for det samme udvalg.
Eksempler
Konvergent evolution ses på mange niveauer — fra form og funktion til molekylære ændringer. Nogle typiske eksempler:
- Flyveevne: Vinger har udviklet sig uafhængigt i insekter, pattedyr (flagermus) og fugle; strukturen og oprindelsen er forskellig, men funktionen er den samme.
- Øjets opbygning: Komplekse kameraøjne er opstået både hos bløddyr (fx blæksprutter) og hos hvirveldyr, men de udviklede øjet uafhængigt af hinanden.
- Strømlinet kropsform: Delfiner (pattedyr), tunfisk (fisk) og ichthyosaurer (uddøde marine reptiler) har lignende torpedoform for effektiv svømning.
- Succulente planter: Kaktusser i Amerika og sukkulent Euphorbia i Afrika har udviklet lignende vandbesparende former og strukturer trods forskellig slægtskab.
- Fotosyntetiske løsninger: C4-fotosyntese er opstået uafhængigt mange gange i planter, som adaptiv respons til varme, tørre og CO2-fattige forhold.
- Ekolokation og hørelse: Evnen til at ekkolokalisere er udviklet hos både flagermus og tandhvaler; molekylære studier har vist lignende ændringer i høre-relaterede gener i nogle grupper.
- Antifreeze-proteiner: Fisk i kolde polarområder har uafhængigt udviklet proteiner, der forhindrer iskrystaldannelse i blodet.
Hvordan opdages konvergens?
Forskere bruger flere metoder til at afgøre, om et træk er konvergent:
- Fylogenetiske analyser: Hvis arter med samme træk ikke er nærmeste slægtninge i et træ, tyder det på konvergens.
- Komparative morfologiske studier og fossilmateriale: Fossiler kan vise om et træk opstod uafhængigt flere gange.
- Molekylære data: Sammenligning af DNA og proteiner kan afsløre, om lignende funktioner skyldes de samme eller forskellige genetiske ændringer.
- Udviklingsbiologi: Studier af embryonal udvikling viser, om samme struktur dannes via sammenlignelige eller forskellige udviklingsveje.
Betydning
Konvergent evolution er vigtig af flere grunde:
- Den viser kraften i naturlig selektion og afslører, hvordan lignende miljøer kan forme organismefunktioner på ensartede måder.
- Den kan vildlede systematikere, hvis man kun bruger morfologi til at bestemme slægtskab — derfor er molekylære data ofte nødvendige.
- Studier af konvergens inspirerer teknologiske løsninger (biomimetik), fordi evolutionære "designs" ofte er effektive svar på praktiske problemer.
Kort sagt: konvergent evolution demonstrerer, at evolution ikke altid fører til tilfældige løsninger, men ofte til gentagne, effektive strategier når organismer møder lignende udfordringer.
Disse to sukkulente planteslægter, Euphorbia og Astrophytum, er kun fjernt beslægtede. De har uafhængigt af hinanden udviklet sig til en meget ens kropsform
Eksempler
- Vinger: vingerne hos insekter, fugle, flagermus og pterosaurer ligner hinanden til en vis grad. De er især alle tynde og stærke og har en stor overflade. Vingerne kan bevæges mekanisk på en regelmæssig måde for at skabe løft osv. I hvert tilfælde udviklede vingerne sig separat, så deres form afspejler visse fysiske nødvendigheder. De tre større dyr har alle isolering og temperaturregulering og dermed en høj stofskiftehastighed. Det er også nødvendigt for flyvning, som kræver meget energi.
- Øjne: Et af de mest berømte eksempler på konvergent evolution er kameraøjet hos blæksprutter (f.eks. blæksprutter), hvirveldyr (f.eks. pattedyr) og nældefisk (f.eks. kuglefisk). Deres sidste fælles forfader havde en simpel fotoreceptiv plet, men en række processer førte til en gradvis forfinelse af denne struktur til det avancerede kameraøje. Strukturernes lighed i de fleste henseender på trods af organets komplekse karakter illustrerer, hvordan der kan være biologiske udfordringer, som har en optimal løsning.
- Nektarspisere: Fire grupper af sangfugle fra forskellige familier i forskellige lande har specialiseret sig i nektarspisning. Det drejer sig om kolibrier (Trochilidae; Amerika), solfugle (Nectariniidae; Sydafrika), honningædere (Meliphagidae; Australien) og honningkrybdyr (Drepanididae; Hawaii).p224 De har lignende tilpasninger, fordi de alle bruger deres tunge til at spise nektar fra blomsternes centrum.
- Gribbe i den gamle og den nye verden kommer fra forskellige, men beslægtede familier. Gribbe fra den gamle verden tilhører familien Accipitridae, som også omfatter ørne, drager, musvåger og høge. Gribbe fra den gamle verden finder kadavere udelukkende ved hjælp af synet. Gribbe fra den nye verden tilhører familien Cathartidae og bruger både duft og synet. De er begge store, svævende fugle, der er specialiserede på at æde døde kadavere. De har kraftige næb, lange fjerløse halse, stærke mavesyrer, en udstrakt kår til at opbevare maden, mens de spiser, osv. Disse egenskaber har udviklet sig uafhængigt af hinanden.
- Store, hurtigt bevægelige vanddyr har en torpedoform: tun, hajer, delfiner, spækhuggere og ichthyosaurer har alle en lignende form. Denne strømlinede form reducerer modstanden, når de bevæger sig gennem vandet. Hos nogle af dem (ichthyosaurer, hajer) sidder finnerne de samme steder på kroppen. De har opnået denne form fra meget forskellige udgangspunkter.
- Sabelkattens livsstil har udviklet sig uafhængigt af hinanden mindst fem gange hos pattedyr.
Der er ekstremt mange eksempler på konvergent evolution: det er et vigtigt træk ved evolutionen.
Parallelophyly
Parallelofyli er det særlige tilfælde, hvor to eller flere linjer med en tæt fælles forfader erhverver den samme karakter uafhængigt af hinanden. Cichlidefisk i Tanganyika-søen i Østafrika har udviklet den samme fødemetode i seks forskellige linjer. Stængeløjne forekommer uregelmæssigt og uafhængigt af hinanden hos acalypteriske fluer. De har tydeligvis arvet den genetiske evne til sådanne øjne. Denne evne er kun selekteret i nogle linjer. p62, 225
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er konvergent evolution?
A: Konvergent evolution er en proces i biologien, hvor to arter fra forskellige slægter udvikler de samme træk eller karakteristika, fordi de lever i lignende levesteder og skal udvikle løsninger på den samme slags problemer.
Spørgsmål: Hvorfor sker konvergent evolution?
Svar: Den opstår, fordi to arter lever i samme levesteder og er nødt til at udvikle løsninger på samme slags problemer.
Spørgsmål: Hvordan kan lighed i træk opstå?
Svar: Lighed i egenskaber kan opstå på to måder. Begge arter kan have erhvervet egenskaben ved at nedstamme fra en fælles forfader, eller begge kan være uafhængige tilpasninger til lignende forhold i deres levesteder.
Spørgsmål: Hvad er homologe strukturer?
Svar: Homologe strukturer er strukturer, der ligner hinanden, fordi begge arter har erhvervet egenskaben ved at nedstamme fra en fælles forfader.
Spørgsmål: Giv et eksempel på en homolog struktur.
Svar: Et eksempel på en homolog struktur er tetrapodernes lemmer, som er nedarvet fra de tidlige tetrapoder i slutningen af devon/starten af karbon for ca. 360 millioner år siden.
Spørgsmål: Hvad er analoge strukturer?
Svar: Analoge strukturer er strukturer, der ligner hinanden, fordi de er uafhængige tilpasninger til lignende forhold i deres levested.
Spørgsmål: Hvad fører konvergent evolution til?
Svar: Konvergent udvikling fører til analoge træk.
Søge