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10 esempi affascinanti di evoluzione convergente
I biologi hanno da tempo notato un fenomeno mediante il quale due specie distinte, con una relazione biologica minima o nulla, possono evolvere tratti simili in risposta a habitat simili. Anche se questo può essere difficile da quantificare, la comprensione di questo fenomeno, noto come "evoluzione convergente", può dimostrare una coerenza evolutiva tra le specie e aiutarci ad acquisire una migliore comprensione di questi processi in generale.
10 Occhi umani e calamari
È evidente dall'evoluzione delle nostre rispettive forme, nonché dalla semplice osservazione e dal buon senso, che pochi organismi hanno habitat disparati come umani e calamari. Mentre siamo diventati animali terrestri altamente efficienti, i calamari si sono evoluti per prosperare sotto estrema pressione ea temperature molto fredde. Strano, quindi, che i nostri occhi e gli occhi dei calamari sono biologicamente quasi identici.
Questo perché entrambi abbiamo evoluto abbastanza degli stessi tweaks per lo stesso gene, noto come Pax6, che è il capo principale della costruzione degli occhi. Ancestralmente, il gene avrebbe diretto la formazione di una semplice struttura oculare, forse solo una abbastanza sofisticata da permettere a un organismo multicellulare primitivo di distinguere la luce dal buio; poiché il gene esisteva prima della diversificazione delle specie, è presente nelle sue varie forme mutate praticamente in tutti gli organismi. È responsabile per gli occhi composti di insetti, gli occhi di aquila di, beh, le aquile e anche per i nostri.
In quello che deve essere stato un vantaggio evolutivo, calamari e altri cefalopodi hanno evoluto lo stesso "occhio della macchina" di noi umani in circostanze completamente diverse. Questo esempio di evoluzione convergente è particolarmente interessante per i biologi perché per trovare antenati comuni tra le nostre due specie, si dovrebbe risalire a oltre 500 milioni di anni, quando esistevano solo versioni primitive del gene Pax6.
9 Stampo per muffa e acqua
In superficie, siamo inclini a percepire pochissime differenze tra diversi tipi di muffe. Ma si scopre che non solo ci sono due tipi distinti - muffa di melma e muffa dell'acqua - ma in realtà sono due tipi di organismi completamente diversi.
Il motivo per cui sono così difficili da distinguere è a causa della convergenza. Lo stampo che generalmente pensiamo è una muffa melmosa, un organismo terrestre che dimora su superfici, come rocce, alberi o un sandwich vecchio di una settimana. Consuma i microrganismi, davvero qualsiasi sostanza biologica con cui viene a contatto. Una volta che le condizioni di alimentazione diventano sfavorevoli, le cellule, che si riproducono attraverso la divisione cellulare durante la fase di alimentazione, possono effettivamente unirsi per formare una massa che può muoversi come un organismo e assomiglia ad una lumaca.
Gli stampi ad acqua crescono su molte delle stesse superfici, adattandosi anche a produrre questa proprietà, ma sono un gruppo completamente diverso di organismi dalla muffa melmosa. Sebbene non producano clorofilla, sono considerati heterokonts insieme a diversi tipi di alghe che producono clorofilla. E anche se nessuno dei due tipi di muffa è strettamente correlato al fungo, entrambi sono stati considerati funghi a causa delle loro somiglianze.
8 orecchie umane e insetti
L'orecchio umano si è evoluto per dotarci di un buon senso dell'udito, aumentando la capacità dei nostri antenati di rintracciare le prede ed evitare i predatori. Mentre molte specie hanno gli stessi bisogni, un tipo di insetto colombiano subì abbastanza modifiche genetiche durante la sua evoluzione per arrivare a una struttura auricolare molto simile alla nostra.
La costruzione è molto diversa mentre la funzione è praticamente la stessa. Nell'uomo, le tre più piccole ossa del corpo si trovano nell'orecchio e vengono attivate dalle vibrazioni della membrana timpanica (il timpano) per attivare un processo che invia segnali attraverso la coclea, quindi giù il nervo uditivo al cervello.
Copiphora gorgonensis, un katydid della foresta pluviale dell'isola di Gorgona, in realtà ha le sue aperture uditive sulla parte anteriore delle sue gambe. Ha anche timpani, che attivano in modo simile una cuticola che agisce esattamente come fanno le nostre tre piccole ossa, stimolando una camera simile alla coclea.
Ovviamente, questo significa che il piccolo katydid ha un udito piuttosto grande - un risultato evolutivo ancora più impressionante del nostro, considerando che la versione di insetto del nostro orecchio è di 600 micron, o 3/5 di un millimetro, larga.
7Swimming In Diverse Specie Acquatiche
Anche se può sembrare strano esaminare come diverse forme di vita acquatica abbiano evoluto la capacità di nuotare, tieni presente che esiste un'incredibilmente vasta diversità di specie negli oceani del mondo. Molte di queste specie sono quasi completamente estranee l'una all'altra, essendo separate dai loro ultimi antenati per un periodo di tempo pari a quello degli umani e dei calamari. Questo offre un'altra grande opportunità per studiare il fenomeno della convergenza.
Ad esempio, un recente studio della Northwestern University ha esaminato 22 diversi animali, che erano tutti "nuotatori di pinna mediana / accoppiata". Tre animali in particolare - la seppia, il pesce spada fantasma nero e il tappeto piatto persiano - si sono osservati che si erano evoluti esattamente caratteristiche e meccaniche per l'ottimizzazione della velocità, un evidente vantaggio evolutivo.
Tutte e tre le specie hanno evoluto le pinne allungate che impiegano gli stessi movimenti oscillatori, che sono prodotti da meccanismi identici, nonostante l'ultimo antenato comune tra i tre che appaiono prima del periodo Cambriano. Oltre a fornire grandi dati per lo studio della convergenza, i ricercatori sono ottimisti sul fatto che questa caratteristica possa essere imitata in una nuova generazione di veicoli subacquei manovrabili perché è proprio così efficiente.
6Birds e discorso umano
I progressi nel sequenziamento del DNA hanno portato i biologi a credere che ci sia una ragione genetica per le somiglianze nel modo in cui gli uccelli e gli esseri umani producono parole. Non solo cantare gli uccelli, ma parlare agli uccelli come i pappagalli potrebbe aver evoluto le corde vocali in più tempi separati.
Dopo aver intrapreso un gigantesco sequenziamento dei genomi di 48 specie di uccelli, i ricercatori hanno scoperto che le esplosioni evolutive nello sviluppo delle corde vocali sia negli uccelli parlanti che in quelli parlanti hanno coinvolto gli stessi gruppi di geni che hanno influenzato lo sviluppo del linguaggio umano. Nel parlare o nell'apprendimento vocale degli uccelli, circa 50 serie di geni hanno mostrato analoghi salti evolutivi ai geni umani, che non avvenivano in uccelli non parlanti.
Il neuroscienziato duca Erich Jarvis crede che questo possa suggerire solo un numero limitato di modi in cui i circuiti del cervello possono evolversi per supportare la parola, una volta che un organismo ne diventa biologicamente capace.
5 esemplari di diverse specie di fiori e piante
Esistono diverse specie di piante che si sviluppano, indipendentemente l'una dall'altra, un meccanismo unico che realizza il punzone uno-due degli insetti ingannatori (le uniche cose attratte dall'aroma di sterco animale o carogne morta e putrefatta) nell'impollinare e allontanare tutto il resto
Questa strategia altamente efficace, che incoraggia le mosche e gli scarabei stercorari a deporre le uova ea impollinare inavvertitamente la pianta mentre scoraggia fortemente qualsiasi altra cosa, si è evoluta in almeno cinque diverse specie di piante e fiori senza alcuna relazione biologica l'una con l'altra. La strategia è efficace proprio perché si evolve così raramente. Se più specie di piante avessero questa caratteristica, gli impollinatori avrebbero finalmente imparato ad evitare questi falsi inserzionisti.
Per questo motivo, esistono solo alcune centinaia di scimmi estinti sulle diverse centinaia di migliaia di specie di piante conosciute. Stranamente, molti di questi sono anche estremamente grandi, compreso il fiore più grande del singolo fiore del pianeta, Rafflesia arnoldii, una delle poche specie per guadagnarsi il soprannome, "cadavere" per il suo aroma di zolfo.
4 pollici appoggiati in panda e primati
Diverse specie di panda hanno sviluppato una cifra in più, un "pollice falso" che li aiuta a raschiare le foglie dal bambù che è la loro principale fonte di cibo. Infatti, quando il noto biologo Stephen Jay Gould scrisse un libro a sostegno dell'evoluzione nel 1980, lo chiamò Il pollice del panda.
Sebbene abbia lo stesso scopo, il pollice del panda non è nemmeno tecnicamente sulla stessa parte del corpo dei primati. È attaccato più all'area del polso, e sembra essere spuntato semplicemente dove avere una cifra extra opponibile sarebbe utile in quella particolare popolazione. Non solo questo tratto si è ovviamente evoluto separatamente dai primati, ma esiste in più specie di panda, che lo hanno anche sviluppato indipendentemente l'uno dall'altro. Sebbene la funzione sia la stessa, le strutture di queste cifre nei panda giganti e rossi, ad esempio, sono piuttosto diverse.
Recentemente, una squadra archeologica spagnola ha scoperto le prime prove conosciute di pollici opponibili nei reperti fossili del panda rosso, in un carnivoro estinto che viveva sugli alberi delle dimensioni di un gatto della giungla.
3Echolocazione in pipistrelli e delfini
Nonostante le loro ovvie differenze biologiche, i pipistrelli e i delfini sono tra i pochi organismi sul pianeta in grado di utilizzare l'ecolocalizzazione, il processo di inviare suoni acuti e ascoltare i loro riflessi per localizzare oggetti, come un radar naturale.
Un team di ricerca della Queen Mary University di Londra ha affrontato questo tema nel 2010, quando hanno trovato mutazioni identiche in una proteina che regola la sensibilità dell'udito sia nei pipistrelli che nei delfini. Quindi, nel 2013, una sequenza genetica completa è stata completata su quattro specie di pipistrelli (inclusi due che non hanno ecolocata). Questi risultati sono stati confrontati con sequenze di geni di una varietà di altri mammiferi, tra cui il delfino tursiope. È stato rivelato che 200 insiemi di geni erano stati identicamente mutati in delfini e pipistrelli. È interessante notare che, mentre molti di questi erano legati all'udito, molti non lo erano e non avevano un chiaro legame con le abilità di ecolocalizzazione.
Criticamente, le somiglianze genetiche non sono state osservate nelle specie di pipistrello che non usano l'ecolocalizzazione. Mentre il team aveva pensato che forse sarebbero stati trovati 20 casi di convergenza tra i geni, ne hanno trovato 10 volte più numerosi. Inoltre, molti dei geni convergenti erano associati non all'udito ma alla visione.
2 impronte digitali in umani e koala
Mentre è noto che i gorilla e alcuni altri primati condividono la caratteristica di avere le impronte digitali con gli umani, ciò che non è così noto è che almeno un'altra specie fa altrettanto. Incredibilmente, è il simpatico e tenero orso koala, l'unico marsupiale con questo tratto.
Il vantaggio risiede nella capacità di cogliere, che naturalmente è un comportamento che è comune nei primati e praticamente assente tra tutte le altre specie. Le impronte digitali del Koala, nonostante non abbiano alcuna comunanza evoluzionistica con le impronte digitali dei primati, sono quasi identiche a quelle degli umani. I primati e gli antenati marsupiali dei koala divergevano in rami separati dell'albero evolutivo oltre 70 milioni di anni fa. Poiché nessun altro marsupiale ha impronte digitali, è molto probabile che solo i koala l'abbiano acquisito di recente.
Incredibilmente, così simili sono il koala e le impronte digitali umane che ci sono casi documentati di impronte digitali di koala che confondono gli investigatori della scena del crimine.
1 Intelligenza superiore in uccelli e primati
Diverse specie di uccelli, in particolare i corvi, sono considerati tra gli animali più intelligenti del pianeta. Esibiscono un'ingegnosità insolita in natura e gli uccelli che vivono in città si sono visti adattarsi facilmente a comportamenti umani come aspettare che il traffico si fermi prima di avventurarsi in strada.
In una meta-analisi del 2004, due professori dell'Università di Cambridge hanno osservato che, nonostante le strutture cerebrali completamente diverse, corvi e primati utilizzano un set molto simile di strumenti mentali assenti in quasi tutte le altre specie - anticipazione e ragionamento naturale - per risolvere i problemi. La maggior parte dei primati e altri animali intelligenti (come i delfini) che condividono queste qualità sono sociali, come i corvi, e hanno cervelli grandi, di nuovo come corvi, che hanno un cervello enorme per le loro dimensioni, circa le stesse dimensioni di un cervello di scimpanzé.
I corvi sono anche tra gli unici animali oltre ai primati a fabbricare utensili, come ganci per catturare la preda. I corvi di diverse regioni costruiranno strumenti diversi per lo stesso scopo. Un altro uccello dai grossi cervelli, la ghiandaia occidentale, è in grado di ricordare e applicare il contesto alle interazioni sociali, come ricordare l'uccello che ha rubato il cibo e non permettere a quell'uccello di vedere dove verrà conservato il cibo in futuro.
Il vero nome di Mike Floorwalker è Jason, e vive nella zona di Parker, in Colorado, con sua moglie Stacey. Gli piace ascoltare musica rock, cucinare e fare liste.