Συγκλίνουσα εξέλιξη

Η συγκλίνουσα εξέλιξη είναι μια διαδικασία στη βιολογία. Συμβαίνει όταν δύο είδη που προέρχονται από άσχετες γραμμές αναπτύσσουν τα ίδια γνωρίσματα ή χαρακτηριστικά. Αυτό συμβαίνει επειδή ζουν σε παρόμοια ενδιαιτήματα και πρέπει να αναπτύξουν λύσεις για το ίδιο είδος προβλημάτων.

Η ομοιότητα στα χαρακτηριστικά μπορεί να συμβεί με δύο τρόπους. Και τα δύο είδη μπορεί να έχουν αποκτήσει το χαρακτηριστικό με καταγωγή από έναν κοινό πρόγονο. Στην περίπτωση αυτή οι δομές είναι ομόλογες. Ένα παράδειγμα είναι τα άκρα των τετραπόδων, τα οποία έχουν κληρονομηθεί από τα πρώιμα τετράποδα στα τέλη του Δεβονίου/αρχές του Καρβονίου, πριν από περίπου 360 εκατομμύρια χρόνια. Από την άλλη πλευρά, και οι δύο μπορεί να είναι ανεξάρτητες προσαρμογές σε παρόμοιες συνθήκες στο βιότοπό τους. Σε αυτή την περίπτωση οι δομές είναι ανάλογες. Η συγκλίνουσα εξέλιξη οδηγεί σε ανάλογα χαρακτηριστικά.

Αυτά τα δύο γένη παχύφυτων φυτών, το Euphorbia και το Astrophytum, έχουν μόνο μακρινή συγγένεια. Έχουν συγκλίνει ανεξάρτητα σε μια πολύ παρόμοια μορφή σώματος

Παραδείγματα

Φτερά: τα φτερά των εντόμων, των πτηνών, των νυχτερίδων και των πτερόσαυρων είναι παρόμοια ως ένα βαθμό. Συγκεκριμένα, είναι όλα λεπτά και ισχυρά, με μεγάλη επιφάνεια. Τα φτερά μπορούν να μετακινηθούν μηχανικά με κανονικό τρόπο, ώστε να δημιουργηθεί άνωση- και ούτω καθεξής. Σε κάθε περίπτωση τα φτερά εξελίχθηκαν ξεχωριστά, οπότε η μορφή τους αντανακλά ορισμένες φυσικές ανάγκες. Τα τρία μεγαλύτερα ζώα διαθέτουν όλα μόνωση και ρύθμιση της θερμοκρασίας, και ως εκ τούτου υψηλό ρυθμό μεταβολισμού. Αυτό είναι επίσης απαραίτητο για την πτήση, η οποία απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας.
Μάτια: Ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης είναι το μάτι-κάμερα των κεφαλόποδων (π.χ. καλαμάρια), των σπονδυλωτών (π.χ. θηλαστικά) και των κνιδαρίων (π.χ. χελώνες). Ο τελευταίος κοινός πρόγονός τους είχε ένα απλό φωτοαντιληπτικό σημείο, αλλά μια σειρά διαδικασιών οδήγησε στη σταδιακή βελτίωση αυτής της δομής στο προηγμένο μάτι κάμερας. Η ομοιότητα των δομών από τις περισσότερες απόψεις, παρά την πολύπλοκη φύση του οργάνου, δείχνει πώς μπορεί να υπάρχουν ορισμένες βιολογικές προκλήσεις που έχουν μια βέλτιστη λύση.
Νεκταροφάγοι: Τέσσερις ομάδες τραγουδοπουλιών από διαφορετικές οικογένειες σε διαφορετικές χώρες ειδικεύονται στην κατανάλωση νέκταρος. Πρόκειται για τα κολιμπρί (Trochilidae, Αμερική), τα ηλιοπούλια (Nectariniidae, Νότια Αφρική), τους μελιτοφάγους (Meliphagidae, Αυστραλία) και τους μελιτοφάγους (Drepanididae, Χαβάη).^p224 Έχουν παρόμοιες προσαρμογές επειδή όλα τους χρησιμοποιούν τη γλώσσα τους για να τρώνε νέκταρ από το κέντρο των λουλουδιών.
Οι γύπες του Παλαιού και του Νέου Κόσμου προέρχονται από διαφορετικές, αν και συγγενικές οικογένειες. Οι γύπες του Παλαιού Κόσμου ανήκουν στην οικογένεια Accipitridae, η οποία περιλαμβάνει επίσης τους αετούς, τους χαρταετούς, τα όρνια και τα γεράκια. Οι γύπες του Παλαιού Κόσμου βρίσκουν τα πτώματα αποκλειστικά με την όραση. Οι γύπες του Νέου Κόσμου ανήκουν στην οικογένεια Cathartidae και χρησιμοποιούν την οσμή καθώς και την όραση. Είναι και τα δύο μεγάλα, ανερχόμενα πουλιά που τρέφονται με πτώματα νεκρών ζώων. Διαθέτουν ισχυρά ράμφη, μακρύ λαιμό χωρίς φτερά, ισχυρά στομαχικά οξέα, εκτεταμένη καλλιέργεια για την αποθήκευση της τροφής κατά τη διάρκεια του φαγητού κ.ο.κ. Αυτά τα χαρακτηριστικά έχουν εξελιχθεί ανεξάρτητα.
Το σχήμα των μεγάλων, ταχέως κινούμενων υδρόβιων ζώων τείνει προς το σχήμα της τορπίλης: ο τόνος, οι καρχαρίες, τα δελφίνια, οι φάλαινες-δολοφόνοι, οι ιχθυόσαυροι έχουν παρόμοιο σχήμα. Αυτό το ρευματοειδές σχήμα μειώνει την αντίσταση καθώς κινούνται μέσα στο νερό. Τα πτερύγια ορισμένων (ιχθυόσαυροι, καρχαρίες) βρίσκονται στα ίδια σημεία του σώματος. Έφτασαν σε αυτό το σχήμα από πολύ διαφορετικές αφετηρίες.
Ο τρόπος ζωής της σαμπρετόδοντης γάτας εξελίχθηκε ανεξάρτητα τουλάχιστον πέντε φορές στα θηλαστικά.

Τα παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης είναι εξαιρετικά πολυάριθμα: πρόκειται για ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της εξέλιξης.

Parallelophyly

Η παραλληλοφυλία είναι η ειδική περίπτωση όπου δύο ή περισσότερες γραμμές με στενό κοινό πρόγονο αποκτούν τον ίδιο χαρακτήρα ανεξάρτητα. Τα ψάρια κιχλίδες στη λίμνη Τανγκανίκα στην Ανατολική Αφρική έχουν αναπτύξει την ίδια μέθοδο διατροφής σε έξι διαφορετικές γραμμές. Τα μάτια με μίσχο εμφανίζονται ακανόνιστα και ανεξάρτητα στις μύγες των ακαλυπτέρων. Έχουν σαφώς κληρονομήσει τη γενετική ικανότητα για τέτοια μάτια. Η ικανότητα αυτή επιλέγεται μόνο σε ορισμένες σειρές. ^{p62, 225}

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Τι είναι η συγκλίνουσα εξέλιξη;

A: Η συγκλίνουσα εξέλιξη είναι μια διαδικασία στη βιολογία κατά την οποία δύο είδη που προέρχονται από διαφορετικές γραμμές αναπτύσσουν τα ίδια γνωρίσματα ή χαρακτηριστικά λόγω του ότι ζουν σε παρόμοια ενδιαιτήματα και πρέπει να αναπτύξουν λύσεις για το ίδιο είδος προβλημάτων.

Ερ: Γιατί συμβαίνει η συγκλίνουσα εξέλιξη;

Α: Συμβαίνει επειδή δύο είδη ζουν σε παρόμοια ενδιαιτήματα και πρέπει να αναπτύξουν λύσεις για το ίδιο είδος προβλημάτων.

Ερ: Πώς μπορεί να προκύψει ομοιότητα στα χαρακτηριστικά;

Α: Η ομοιότητα στα χαρακτηριστικά μπορεί να συμβεί με δύο τρόπους. Και τα δύο είδη μπορεί να έχουν αποκτήσει το γνώρισμα με καταγωγή από έναν κοινό πρόγονο, ή και τα δύο μπορεί να είναι ανεξάρτητες προσαρμογές σε παρόμοιες συνθήκες στο βιότοπό τους.

Ερ: Τι είναι οι ομόλογες δομές;

Α: Οι ομόλογες δομές είναι δομές που είναι παρόμοιες επειδή και τα δύο είδη έχουν αποκτήσει το χαρακτηριστικό με καταγωγή από έναν κοινό πρόγονο.

Ερ: Δώστε ένα παράδειγμα ομόλογης δομής.
Α: Ένα παράδειγμα ομόλογης δομής είναι το άκρο του τετράποδου, το οποίο έχει κληρονομηθεί από τα πρώιμα τετράποδα στα τέλη του Δεβονίου/αρχές του Καρβονίου, πριν από περίπου 360 εκατομμύρια χρόνια.

Ερ: Τι είναι οι ανάλογες δομές;

Α: Οι ανάλογες δομές είναι δομές που είναι παρόμοιες επειδή αποτελούν ανεξάρτητες προσαρμογές σε παρόμοιες συνθήκες στο βιότοπό τους.

Ερ: Σε τι οδηγεί η συγκλίνουσα εξέλιξη;

Α: Η συγκλίνουσα εξέλιξη οδηγεί σε ανάλογα χαρακτηριστικά.