Delen:
10 fascinerende voorbeelden van convergente evolutie
Biologen hebben lang een verschijnsel opgemerkt waarbij twee verschillende soorten, met weinig of geen biologische relatie tot elkaar, soortgelijke eigenschappen kunnen ontwikkelen in reactie op vergelijkbare habitats. Hoewel dit moeilijk te kwantificeren is, kan het begrijpen van dit fenomeen, bekend als "convergente evolutie", evolutionaire consistentie tussen soorten demonstreren en ons helpen een beter begrip te krijgen van deze processen in het algemeen.
10 Menselijke en inktvissenogen
Het is duidelijk door de evolutie van onze respectieve vormen, evenals door eenvoudige observatie en gezond verstand, dat weinig organismen habitats hebben die zo ongelijk zijn als mensen en inktvis. Hoewel we zeer efficiënte landdieren zijn geworden, hebben inktvissen zich ontwikkeld om te gedijen onder extreme druk en bij zeer lage temperaturen. Vreemd dus dat onze ogen en inktvissen biologisch bijna identiek zijn.
Dit komt omdat we allebei voldoende van dezelfde tweaks geëvolueerd hebben tot hetzelfde gen, bekend als Pax6, de belangrijkste voorman van de oogconstructie. Voorouderlijk zou het gen de vorming van een eenvoudige oogstructuur hebben gericht, misschien slechts een die voldoende verfijnd genoeg is om een primitief multicellulair organisme licht van donker te laten vertellen; aangezien het gen bestond vóór de diversificatie van soorten, is het aanwezig in zijn verschillende gemuteerde vormen in vrijwel alle organismen. Het is verantwoordelijk voor de samengestelde ogen van insecten, de adelaar-ogen van, nou ja, arenden, en ook voor de onze.
In wat een evolutionair voordeel moet zijn, ontwikkelden inktvis en andere cefalopoden hetzelfde "camera-oog" als wij mensen onder totaal verschillende omstandigheden. Dit voorbeeld van convergente evolutie is vooral van belang voor biologen omdat om gemeenschappelijke voorouders tussen onze twee soorten te vinden, men 500 miljoen jaar terug zou moeten gaan, toen er alleen maar primitieve versies van het Pax6-gen bestonden.
9Sleef schimmel en water schimmel
Aan de oppervlakte zijn we geneigd om heel weinig verschil te zien tussen verschillende soorten schimmels. Maar het blijkt dat er niet alleen twee verschillende soorten zijn - slijmzwam en water schimmel - maar ze zijn in feite twee compleet verschillende soorten organismen.
De reden waarom ze zo moeilijk van elkaar te onderscheiden zijn, is vanwege de convergentie. De mal die we doorgaans denken is slijmzwam, een op het land gebaseerd organisme dat op oppervlakken, zoals rotsen, bomen of een week oud broodje woont. Het consumeert micro-organismen - eigenlijk elke biologische substantie waarmee het in contact komt. Zodra de voedingscondities ongunstig worden, kunnen de cellen, die zich tijdens celdeling tijdens de voederfase reproduceren, daadwerkelijk samenkomen om een massa te vormen die als één organisme kan bewegen en er ongeveer uitziet als een slak.
Watermallen groeien op vrijwel dezelfde oppervlakken, ook aangepast om deze eigenschap te produceren, maar ze zijn een geheel andere groep organismen uit slijmzwam. Hoewel ze geen chlorofyl produceren, worden ze beschouwd als heterokonts samen met verschillende soorten chlorofyl-producerende algen. En hoewel geen type schimmel nauw verwant is aan schimmel, werden ze allebei ooit gedacht dat ze schimmel waren vanwege hun overeenkomsten.
8 Menselijke en insectenoren
Het menselijk oor is geëvolueerd om ons een goed tot groot gehoor te geven, waardoor onze voorouders beter in staat zijn om prooien te volgen en roofdieren te vermijden. Hoewel veel soorten dezelfde behoeften hebben, onderging een type Colombiaans insect genoeg genetische tweaks gedurende zijn evolutie om tot een zeer vergelijkbare oorstructuur te komen als de onze.
De constructie is heel anders, terwijl de functie vrijwel hetzelfde is. Bij de mens bevinden de drie kleinste botten in het lichaam zich in het oor en worden geactiveerd door trillingen van het trommelvlies (het trommelvlies) om een proces te activeren dat signalen door het slakkenhuis stuurt en vervolgens door de gehoorzenuw naar de hersenen.
Copiphora gorgonensis, een katydid van het regenwoud van het Gorgona-eiland, heeft eigenlijk zijn gehooropeningen aan de voorkant van zijn benen. Het heeft ook trommelvliezen, die op dezelfde manier een cuticula activeren die precies werkt zoals onze drie kleine botjes dat doen, waardoor een slakkenhuisachtige kamer wordt gestimuleerd.
Dit betekent natuurlijk dat de kleine katydid vrij groot gehoor heeft - een evolutionaire prestatie die nog indrukwekkender is dan die van ons, aangezien de insectversie van ons oor 600 micron of 3/5 van een millimeter breed is.
7Zwemmen in diverse aquatische soorten
Hoewel het misschien vreemd lijkt om te onderzoeken hoe verschillende vormen van aquatisch leven zich ontwikkelden in het vermogen om te zwemmen, houd in gedachten dat er een onvoorstelbaar grote diversiteit aan soorten in de oceanen van de wereld is. Een groot aantal van deze soorten zijn bijna volledig onafhankelijk van elkaar, en worden gescheiden van hun laatste gemeenschappelijke voorouders door zo lang een tijd als mens en inktvis. Dit biedt nog een geweldige kans om het convergentie-fenomeen te bestuderen.
Een recent onderzoek van de Northwestern University bijvoorbeeld onderzocht 22 verschillende dieren, die allemaal "mediane / gepaarde fin zwemmers" waren. Drie dieren in het bijzonder - de inktvis, zwarte geest knifefish en Perzische tapijt platworm - bleken te zijn geëvolueerd exact hetzelfde functies en mechanica voor het optimaliseren van snelheid, een duidelijk evolutionair voordeel.
Alle drie soorten evolueerden langwerpige vinnen die dezelfde golvende, oscillerende bewegingen gebruiken, die door identieke mechanica worden geproduceerd, ondanks de laatste gemeenschappelijke voorouder tussen de drie die vóór de Cambrische periode verschenen. Naast het leveren van geweldige gegevens voor de studie van convergentie, zijn de onderzoekers optimistisch dat dit kenmerk kan worden nagebootst in een nieuwe generatie manoeuvreerbare onderwatervoertuigen omdat het net zo efficiënt is.
6Birds and Human Speech
Vooruitgang in DNA-sequencing heeft biologen doen geloven dat er een genetische reden is voor de overeenkomsten in hoe vogels en mensen spraak produceren. Niet alleen zingende vogels, maar sprekende vogels zoals papegaaien hebben allemaal verschillende geëvolueerde stembanden meerdere afzonderlijke tijden.
Na een gigantische sequentiebepaling van de genomen van 48 vogelsoorten, ontdekten de onderzoekers dat de evolutionaire stoten in de ontwikkeling van de stembanden bij zowel zingende als sprekende vogels dezelfde sets genen omvatten die de ontwikkeling van menselijke spraak beïnvloedden. Bij het spreken van, of, Äúvocal learning'-vogels, vertoonden ongeveer 50 sets genen vergelijkbare evolutionaire sprongen naar menselijke genen, die niet plaatsvonden bij niet-sprekende vogels.
Duke-neurowetenschapper Erich Jarvis gelooft dat dit slechts een beperkt aantal manieren kan suggereren waarop de circuits van de hersenen kunnen evolueren om spraak te ondersteunen, zodra een organisme er biologisch toe in staat is.
5mixen van diverse bloem- en plantensoorten
Er zijn verschillende plantensoorten die onafhankelijk van elkaar een uniek mechanisme ontwikkelden dat de één-twee stoot van tricking-insecten (de enige dingen die worden aangetrokken door de geur van dierlijke mest of dood, rot aas) tot bestuiving en afweren bewerkstelligt al de rest.
Deze zeer effectieve strategie, die vliegen en mestkevers aanmoedigt om eieren op te leggen en die onbedoeld de plant bestuift, terwijl ze nog iets anders ontmoedigt, is geëvolueerd in ten minste vijf verschillende soorten planten en bloemen zonder biologische relatie tot elkaar. De strategie is juist omdat het zo zelden evolueert. Als meer plantensoorten dit kenmerk zouden hebben, zouden de bestuivers uiteindelijk leren om deze valse adverteerders te vermijden.
Om deze reden zijn er slechts een paar honderd, Ätstench-nabootsers, van de paar honderdduizend bekende plantensoorten. Vreemd genoeg zijn er ook enkele extreem groot, waaronder de grootste single-bloesembloem ter wereld, Rafflesia arnoldii, een van de weinige soorten die de bijnaam Äúcorpse flower,Äù verdient vanwege zijn zwavelachtige aroma.
4Voorkeurbare duimen in Panda's en primaten
Verschillende soorten panda hebben een extra cijfer ontwikkeld, een "duim" dat hen helpt bij het schrapen van de bladeren van de bamboe die hun primaire voedselbron is. Toen de bekende bioloog Stephen Jay Gould in 1980 een boek schreef ter ondersteuning van de evolutie, noemde hij het De Panda's Thumb.
Hoewel het hetzelfde doel dient, is de duim van de panda niet eens technisch op hetzelfde deel van het lichaam als primaten. Het is meer aan het gebied van de pols bevestigd en lijkt eenvoudig te zijn uitgeklapt waar het hebben van een extra aantal tegenstanders van pas zou komen in die specifieke populatie. Niet alleen ontwikkelde deze eigenschap zich duidelijk los van primaten, maar hij bestaat ook in meerdere pandaspecies, die ze ook onafhankelijk van elkaar hebben ontwikkeld. Hoewel de functie hetzelfde is, zijn de structuren van deze cijfers in gigantische en rode panda's heel anders.
Onlangs heeft een Spaans archeologisch team het vroegst bekende bewijs gevonden van opponeerbare duimen in het fossielenarchief van de rode panda, in een uitgestorven, in bomen levende carnivoor ter grootte van een junglekat.
3Echolocatie in vleermuizen en dolfijnen
Ondanks hun duidelijke biologische verschillen zijn vleermuizen en dolfijnen een van de weinige organismen op de planeet die echolocatie kunnen gebruiken, het proces van het verzenden van hoge tonen en het luisteren naar hun reflecties om objecten te lokaliseren, zoals een natuurlijke radar.
Een onderzoeksteam van Queen Mary University of London heeft dit onderwerp voor het eerst besproken in 2010, toen zij identieke mutaties vonden in een eiwit dat de gehoorgevoeligheid reguleert bij zowel vleermuizen als dolfijnen. Vervolgens werd in 2013 een volledige gensequentie voltooid voor vier vleermuissoorten (waaronder twee die niet echoloceren). Deze resultaten werden vergeleken met gensequenties van een verscheidenheid aan andere zoogdieren, waaronder de tuimelaar. Er werd onthuld dat 200 sets genen identiek gemuteerd waren in dolfijnen en vleermuizen. Interessant genoeg, hoewel veel van deze gerelateerd waren aan horen, waren veel hiervan geen duidelijke link naar echolocerende vermogens.
Kritiek is dat de genetische overeenkomsten niet werden gezien bij de soorten vleermuizen die geen echolocatie gebruiken. Hoewel het team had gedacht dat er misschien twintig gevallen van convergentie tussen genen zouden worden gevonden, vonden ze dat tien keer zoveel. Ook waren veel van de convergerende genen niet geassocieerd met gehoor, maar met visie.
2 vingerafdrukken bij mensen en koala's
Hoewel het algemeen bekend is dat gorilla's en sommige andere primaten het kenmerk hebben van het hebben van vingerafdrukken bij mensen, is het niet zo bekend dat minstens één andere soort dat ook doet. Ongelofelijk, het is de schattige, knuffelige koala, het enige buideldier met deze eigenschap.
Het voordeel ligt in het vermogen om te grijpen, wat natuurlijk een gedrag is dat gebruikelijk is bij primaten en vrijwel afwezig is bij alle andere soorten. Koala-vingerafdrukken zijn, ondanks dat ze geen evolutionaire overeenkomst vertonen met primaatvingerafdrukken, vrijwel identiek aan die van mensen. Primaten en de buideldieren van koala's weken meer dan 70 miljoen jaar geleden uiteen in afzonderlijke takken van de evolutionaire boom. Omdat geen enkel buideldier vingerafdrukken heeft, is de kans groot dat koala's dit pas onlangs hebben opgedaan.
Verbazingwekkend genoeg zijn zo ook koala en menselijke vingerafdrukken dat er gedocumenteerde gevallen van vingerafdrukken zijn van koala's die de scanners van verwarrende misdaadscènes verwarren.
1 Hogere intelligentie bij vogels en primaten
Verschillende vogelsoorten, met name kraaien, worden beschouwd als een van de meest intelligente dieren op aarde. Ze vertonen ongewone vindingrijkheid in de natuur, en van de stad levende vogels hebben gezien om zich gemakkelijk aan te passen aan menselijk gedrag, zoals wachten op verkeer om te stoppen voordat u zich op straat begeeft.
In een meta-analyse uit 2004 constateerden twee professoren van de Cambridge University dat, ondanks dat ze volledig verschillende hersenstructuren hebben, kraaien en primaten een opmerkelijk vergelijkbare set mentale hulpmiddelen gebruiken die in bijna elke andere soort - anticipatie en natuurlijke redenering - ontbreekt om problemen op te lossen. De meeste primaten en andere intelligente dieren (zoals dolfijnen) die deze eigenschappen delen, zijn sociaal, zoals kraaien, en hebben grote hersenen, opnieuw zoals kraaien, die enorme hersenen hebben voor hun grootte, ongeveer even groot als die van een chimpanseehersenen.
Kraaien behoren ook tot de enige andere dieren dan primaten om gereedschappen te maken, zoals haken voor het vangen van prooien. Kraaien uit verschillende regio's zullen voor hetzelfde doel verschillende hulpmiddelen samenstellen. Een andere grootbesnuffelde vogel, de West-struikgewas, is in staat om context te onthouden en toe te passen op sociale interacties, zoals het herinneren van de vogel die hun voedsel heeft gestolen en die individuele vogel niet toestaat te zien waar hun voedsel in de toekomst wordt opgeslagen.
De echte naam van Mike Floorwalker is Jason, en hij woont in het Parker, Colorado gebied met zijn vrouw Stacey. Hij houdt van luide rockmuziek, koken en lijsten maken.