Συγκεντρωτική εξέλιξη είναι όταν διαφορετικοί οργανισμοί εξελίσσουν ανεξάρτητα παρόμοια χαρακτηριστικά.
Για παράδειγμα, οι καρχαρίες και τα δελφίνια μοιάζουν σχετικά παρόμοιες παρόλο που είναι εντελώς άσχετες. Οι καρχαρίες είναι ψάρια με ωοτοκία, με τη θανατηφόρα ικανότητα να ρίχνουν αίμα στο νερό, ενώ τα δελφίνια είναι περίεργα θηλαστικά που περιστρέφονται κάνοντας κρότους ήχους και ακούγοντας για τις ηχώ τους. Αυτές οι διαφορές δεν είναι πολύ περίεργες, δεδομένου ότι ο τελευταίος κοινός πρόγονος του δίδυμου κολυμπούσε τις θάλασσες πριν από 290 εκατομμύρια χρόνια.
Από εκείνο τον αρχαίο κοινό πρόγονο, μια γενεαλογία έπληξε τη γη και εξελίχθηκε σε θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένου του λύκου Pakicetus, η οποία αργότερα θα επιστρέψει στο νερό και θα εξελιχθεί σε φάλαινες και δελφίνια. Μια άλλη γενεά έμεινε στον ωκεανό, υποβάλλοντας τσίμπημα για να γίνει ο σύγχρονος καρχαρίας. Ωστόσο, παρά τα δικά τους μονοπάτια, και τα δύο ζώα κατέληξαν σε παρόμοιες εξελικτικές κόγχες: εξορθολογισμένοι κολυμβητές με λείο δέρμα και πτερύγια που κόβουν το νερό ιδανικά για να καταδιώξουν τη λεία.
Κάθε ένα από τα ενδιαιτήματα της Γης παρουσιάζει τις δικές του προκλήσεις. Μερικές φορές, διαφορετικά είδη αναπτύσσουν την ίδια λύση στο ίδιο πρόβλημα. Οι βιολόγοι ονομάζουν αυτή τη διαδικασία - όταν δύο οργανισμοί μοιράζονται χαρακτηριστικά που δεν κληρονόμησαν από κοινού από έναν κοινό πρόγονο - συγκλίνουσα εξέλιξη.
Συγκριτική και αποκλίνουσα εξέλιξη
Τα κλασσικά παραδείγματα εξέλιξης, όπως οι σκάλες του Δαρβίνου, αποδεικνύουν την αντίθετη διαδικασία: αποκλίνουσα εξέλιξη. Δημοφιλή στα τέλη του 18ου αιώνα από τον αμερικανικό ιεραπόστολο και φυσιοδίφη J. T. Gulick, ο όρος περιγράφει ένα ενιαίο είδος που γίνεται όλο και περισσότερο για να ταιριάζει σε διαφορετικούς ρόλους σε ένα δεδομένο περιβάλλον. Μεταξύ των σκαλοπατιών του Γκαλαπάγκου, για παράδειγμα, το σχήμα του ράμφους άλλαξε (ή αποκλίνει) για να ταιριάζει καλύτερα με τους διαφορετικούς τύπους τροφίμων που διατίθενται σε διάφορα νησιά.
Αντίθετα, η συγκλίνουσα εξέλιξη συμβαίνει όταν τα είδη ξεκινούν ξεχωριστά και στη συνέχεια μεγαλώνουν περισσότερο παρόμοια. Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι θα έπρεπε να πετάξετε μια ποικιλία παπαγάλων και τογανών στο ίδιο νησί. Άτομα με ράμφη που είναι αναποτελεσματικά για την απομάκρυνση σφάλματος μπορεί να πεινασμένοι και να πεθάνουν χωρίς να περάσουν τα γονίδια τους με κακό ράμφος σε απογόνους. Αλλά οι παπαγάλοι και οι τυκουάν που είναι αρκετά τυχεροί για να έχουν ράμματα που είχαν μεγαλύτερη επιτυχία στο να αρπάξουν τα σφάλματα, θα επιβιώσουν και θα περάσουν στα γονίδια για εκείνες τις ράβδους που χτύπησαν τα σκουλήκια. Γενιές αργότερα, οι απόγονοι και των δύο ειδών θα μπορούσαν να συγκλίνουν με το ίδιο σχήμα ράμφους, καθώς είναι ο πιο επιτυχημένος σχεδιασμός για επιβίωση σε αυτό το βιότοπο.
Οι έννοιες που αποτελούν τη βάση της συγκλίνουσας εξέλιξης μπορούν να αναχθούν στον Richard Owen, βρετανό βιολόγο που, παρά τις αμφιβολίες για τη θεωρία της εξέλιξης του Δαρβίνου, στα μέσα του 1800 επεσήμανε τη διαφορά μεταξύ των ζώων με τμήματα του σώματος που έχουν χτιστεί ομοίως (ομόλογα) έχουν παρόμοιους σκοπούς (ανάλογα). Το πτερύγιο ενός δελφινιού και ένα ανθρώπινο χέρι, για παράδειγμα, είναι ομόλογες επειδή έχουν την ίδια οστική δομή, παρά τις λειτουργίες που αποκλίνουν από τον τελευταίο μας κοινό πρόγονο. Από την άλλη πλευρά, το πτερύγιο του δελφινιού είναι ένα ανάλογο του πτερυγίου του καρχαρία - έχουν τον ίδιο σκοπό αλλά διαφορετικά σχήματα επειδή εξελίχθηκαν ανεξάρτητα (και συγκλίνως).
Παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης
Παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης αφθονούν, αλλά είναι πιο εύκολο να τα δουν σε γνωστά είδη ζώων. Για παράδειγμα, τα γιγαντιαία pandas έχουν τμήματα σώματος που μοιάζουν με αντίχειρες, τα οποία χρησιμοποιούν τα ζώα για να πιάσουν το μπαμπού, όπως περιγράφεται από τον βιολόγο Stephen Jay Gould στο περιοδικό Incorporating Nature στη δεκαετία του 1970. Τόσο οι άνθρωποι όσο και τα χταπόδια έχουν τα μάτια που μοιάζουν με κάμερες με ίριδα, φακό και αμφιβληστροειδή - όλα τα βασικά μέρη μιας συσκευής απεικόνισης. Και οι δύο νυχτερίδες και τα πουλιά έχουν φτερά.
Όσο παρόμοια μπορεί να εμφανίζονται αυτά τα χαρακτηριστικά, μια πιο προσεκτική ματιά αποκαλύπτει την ανεξάρτητη προέλευσή τους. Ένα πέλμα panda, με τα πέντε ψηφία του και ένα ελαφρόμετρο, πενιχρό οστό που φεύγει από την παλάμη του, δεν φαίνεται σαν ανθρώπινο χέρι. Αυτό είναι λογικό, δεδομένου ότι τα πρωτεύοντα εξελίχθηκαν στους αντιπάλους αντίχειρές τους πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια, ενώ τα pandas το έκαναν πριν από 20 εκατομμύρια χρόνια (και ο τελευταίος κοινός μας πρόγονος ζούσε πριν από 65 εκατομμύρια έως 90 εκατομμύρια χρόνια). Ομοίως, η μοναδική καλωδίωση των ματιών των χταποδιών σημαίνει ότι δεν έχουν τυφλά σημεία. Και ενώ τα πτερύγια των πτηνών είναι πιο παρόμοια με τα "όπλα", τα πτερύγια νυχτερίδων μοιάζουν περισσότερο με "χέρια" με αγκαθωτά δάχτυλα. Για να χρησιμοποιήσουμε τις κατηγορίες του Owen, αυτές είναι ανάλογες, όχι ομόλογες, μέρη του σώματος.
Ο οδηγός της συγκλίνουσας εξέλιξης είναι η διαθεσιμότητα συγκεκριμένων ρόλων που προσφέρονται από το περιβάλλον. Οι ωκεανοί ρίχνουν αρπακτικά ψαράκια, είτε πρόκειται για καρχαρίες είτε για δελφίνια. Ο ουρανός χρειάζεται φτερά και τα πλάσματα που ζουν ή ασχολούνται εκτεταμένα με τα δέντρα πρέπει να είναι σε θέση να αρπάξουν τα κλαδιά με μια ουρά, τα χέρια ή τα νύχια.
Ένα από τα πιο δραματικά παραδείγματα σύγχρονης εποχής είναι δύο ολόκληρες συγκλίνουσες ομάδες ζώων: τα θηλυκά θηλαστικά της Αυστραλίας, τα οποία περνούν τις πρώτες μέρες τους σε σακουλάκια, και τα θηλαστικά που γεννιούνται από πλακούντα, τα οποία κατοικούν στον υπόλοιπο κόσμο. Επειδή η Αυστραλία χωρίστηκε από τις άλλες ηπείρους πριν από δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, τα ζωικά της είδη εξελίχθηκαν κάπως ανεξάρτητα. Παρ 'όλα αυτά, πολλές κόγχες έχουν γεμίσει από ζώα που μοιάζουν πολύ με τους ομολόγους τους στην Αφρική, την Αμερική και την Ευρασία.
Για να σκάβουν υπόγεια, υπάρχουν κρεατοελιές και σκουλήκια. Για να σκοντάψουν στο έδαφος, τα ποντίκια συναντούν τον αγώνα τους σε αυστραλιανούς mulgaras. Και για το κυνήγι άλλων μικρών θηλαστικών, ο θυρωρός που έπεσε τώρα έμεινε ακριβώς όπως ένας σκύλος ή ένας λύκος, εκτός από το γεγονός ότι το έφερνε σε μια σακκούλα σαν καγκουρό. Επειδή παρόμοιοι ρόλοι - όπως ο εκσκαφέας, ο σκοπευτής και ο κυνηγός - υπήρχαν και στις δύο πλευρές του ωκεανού, η εξέλιξη συγκλίνει σε παρόμοια σχέδια και στις δύο θέσεις.
Είναι η αναπόφευκτη εξέλιξη αναπόφευκτη;
Το αρχείο απολιθωμάτων αποκαλύπτει ότι τα ίδια μοτίβα έχουν διαδραματίσει διαχρονικά και πολλαπλά γεγονότα εξαφάνισης, με πτερύγια, πόδια, τεθωρακισμένα κελύφη και νύχια που εμφανίζονται ως γνωστά πακέτα σε παρόμοια περιβάλλοντα. Το φαινόμενο οδήγησε τους εξελικτικούς βιολόγους να αναρωτηθούν σε ποιο βαθμό η εξέλιξη είναι μια τυχαία διαδικασία και σε ποιο βαθμό η έκβασή της καθορίζεται από το περιβάλλον. Όπως αναρωτιόταν ο Γκουλντ, αν μπορούσαμε να επαναλάβουμε την ιστορία της Γης από την αρχή, θα μπορούσε το δέντρο της ζωής να πάρει το ίδιο σχήμα;
Εντούτοις, σαφώς περιγραφικές περιπτώσεις συγκλινουσών εξελίξεων δεν είναι μαύρες και λευκές. Είναι στενά συνδεδεμένη με την παράλληλη εξέλιξη, στην οποία ένα είδος βρίσκεται σε δύο διαφορετικά περιβάλλοντα και εξελίσσει την ίδια προσαρμογή σε κάθε μία. Ξεκινώντας από το ίδιο σχέδιο του σώματος, η εξέλιξη κινείται με αγκύλη, όχι ακριβώς "συγκλίνουσα" σε μια νέα και παρόμοια προσαρμογή. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν ότι η εξέλιξη των μαργαριταριών είναι παράλληλη με εκείνη των πλακούντων θηλαστικών, ενώ άλλοι συζητούν εάν η παράλληλη εξέλιξη είναι απλώς μια λιγότερο ακραία μορφή συγκλίνουσας εξέλιξης.
Τόσο η συγκλίνουσα όσο και η παράλληλη εξέλιξη χρησιμεύουν ως υπενθυμίσεις ότι η φυσική επιλογή δεν έχει ευνοημένο μονοπάτι, κανένα εγγενές τόξο από το βασικό έως το προηγμένο. Τα είδη μπορούν να αποκλίνουν, να συγκλίνουν και να αποκλίνουν ξανά. Η εξέλιξη επιμένει ότι μόνο τα είδη υιοθετούν στρατηγικές επιβίωσης που λειτουργούν σε δεδομένο περιβάλλον, ανεξάρτητα από το πού προέρχονται αυτές οι στρατηγικές.
