Shutter

Martha Jones: Dit is soos in daardie films: as jy op 'n skoenlapper trap, verander jy die toekoms van die mensdom.

Die dokter: Steek dan nie op enige skoenlappers nie. Wat het skoenlappers ooit aan jou gedoen?

Wetenskapskrywers kan nie blyk te stem oor die reëls van tydreise nie. Soms, soos in Doctor Who (hierbo), kan karakters betyds reis en klein gebeurtenisse beïnvloed sonder om die groot gang van die geskiedenis te verander. In ander stories, soos Terug na die Toekoms, selfs die kleinste van die tyd wat reisigers se optrede in die verlede produseer, is groot rimpels wat die toekoms onvoorspelbaar verander.

Evolusionêre bioloë hou 'n soortgelyke debat oor hoe evolusie vir dekades werk. In 1989 (die jaar van Terug na die Toekoms Deel II), het die Amerikaanse paleontoloog Stephen Jay Gould sy tydlose boek, Wonderful Life, na vernoem na die klassieke fliek Dit behels ook tydreise van soorte. Daarin het hy 'n gedagte-eksperiment voorgestel: Wat sou gebeur as jy die band se lewe kon herhaal, die geskiedenis van evolusie herwinde en weer hardloop? Sal jy nog dieselfde fliek sien met al die evolusionêre gebeure wat soos voorheen uitspel? Of sal dit meer wees as 'n herlaai, met spesies wat op verskillende maniere ontwikkel?

Gould se antwoord was laasgenoemde. Volgens hom het onvoorspelbare gebeurtenisse 'n belangrike rol in die natuurgeskiedenis gespeel. As jy weer betyds sou reis en stap op die eerste vlinder (herinner aan die 1952 kortverhaal 'N Sound of Thunder deur Ray Bradbury), dan sal skoenlappers nooit weer ontwikkel nie.

Dit is vermoedelik omdat die variasie wat ons in die natuur sien - die baie verskillende fisiese eienskappe en vorme van gedrag wat lewensvorme kan hê - word veroorsaak deur willekeurige genetiese gebeure, soos genetiese mutasies en rekombinasie. Natuurlike seleksie filters hierdie variasie, behou en versprei die eienskappe wat organismes die beste voortplantingsvoordeel gee. In Gould se siening, omdat die reeks mutasies wat tot die eerste vlinder gelei het, willekeurig was, sou dit onwaarskynlik wees dat dit 'n tweede keer sou plaasvind.

Konvergente evolusie

Maar nie almal stem saam met hierdie prentjie nie. Sommige wetenskaplikes verdedig die idee van "konvergente evolusie". Dit is wanneer organismes wat nie met mekaar verband hou nie, selfstandige eienskappe ontwikkel in reaksie op hul omgewing. Bats en walvisse is byvoorbeeld baie verskillende diere, maar albei het die vermoë ontwikkel om te "sien" deur te luister na hoe klank hulle om hulle heen klink (echo plek). Beide pandas en mense het ontwikkel opponerende duime. Aangedrewe vlieg het ontwikkel ten minste vier keer, in voëls, vlermuise, pterosaurs en insekte soos vlinders. En oë het selfstandig ontwikkel ten minste 50 keer in diereskiedenis.

Selfs intelligensie het verskeie kere ontwikkel. Die bekende paleontoloog Simon Conway-Morris is een keer gevra of dinosourusse intelligent geword het as hulle nog hier was. Sy antwoord was dit "die eksperiment is gedoen en ons noem hulle kraaie", met verwysing na die feit dat voëls, insluitend die baie intelligente kraai spesies, ontwikkel van 'n groep dinosourusse.

Konvergente evolusie dui daarop dat daar 'n paar optimale maniere is waarop spesies kan aanpas by hul omgewing, wat beteken dat (indien u genoeg inligting het) u kan voorspel hoe 'n spesie waarskynlik oor 'n lang tydperk sal ontwikkel. As jy op die eerste vlinder wil stap, sal 'n ander vlinderagtige insek uiteindelik ontwikkel omdat ander mutasies uiteindelik dieselfde eienskappe sal produseer wat deur natuurlike seleksie bevoordeel sal word.

A onlangse studie In die joernaal lyk die huidige biologie die skaal ten gunste van konvergente evolusie. Hierdie studie ondersoek hoe stokspinnekoppe in die Hawaiiaanse eilande ontwikkel het en bied bewyse vir verskillende, geïsoleerde groepe diere wat dieselfde eienskappe onafhanklik ontwikkel.

Eilande word dikwels na verwys as natuurlike laboratoriums omdat hulle effektief geslote omgewings is. Elke keer as 'n spesie 'n nuwe eiland koloniseer, vind 'n nuwe onafhanklike eksperiment op aanpassing plaas. 'N ikoniese voorbeeld is die vinke wat aangepas is by die verskillende voedselbronne op elke eiland van die Galapagos, 'n feit wat Charles Darwin gehelp het om sy teorie van natuurlike seleksie te ontwikkel. Sommige van hierdie bevolkings is selfs gevang in die daad om nuut te word soort vink.

Die meeste spinnekoppe op die Hawaiiaanse eilande het goud, donker of wit liggaamsverf as camouflage om van roofdiere, soos voëls, weg te steek. Die wetenskaplikes het die DNA van die verskillende spinnekoppe gebruik om die geskiedenis van hoe hulle ontwikkel het, te herbou. Hulle het getoon dat die donker spinnekoppe en die wit spinnekoppe herhaaldelik van vooroudelike goue spinnekoppe ontwikkel het, ses keer in die geval van die donker spinnekoppe en twee keer in die geval van die blankes.

Kans of noodsaaklikheid?

Hierdie studie is 'n merkwaardige voorbeeld van konvergente evolusie wat in dieselfde geografiese area plaasvind. Dit herinner aan die klassieke studies oor Anolis akkedisse deur evolusionêre ekoloog Jonathan Losos, wat hakkies op verskillende Karibiese eilande opgemerk het, het die Dieselfde aanpassings meervoudige tye. Dit alles dui daarop dat lewensvorme wat oor 'n lang tydperk in 'n spesifieke omgewing leef, waarskynlik sekere eienskappe sal ontwikkel.

Maar die bewyse vir konvergente evolusie sluit nie die rol van toeval uit nie. Daar is geen twyfel dat mutasies en die biologiese variasies wat hulle skep, willekeurig is nie. Organismes is 'n mosaïek van veelvoudige eienskappe, elk met verskillende evolusionêre geskiedenis. En dit beteken dat wat ook al in die vlinder se plek ontwikkel het, dalk nie presies dieselfde lyk nie.

Die bewyse is ook nie afdoende nie, maar miskien speel sowel kans en noodsaaklikheid 'n rol in evolusie. As ons weer die band van die lewe sou hardloop, dink ek dat ons dieselfde soort organismes sal hê wat ons vandag het. Daar sal waarskynlik primêre produsente wees wat voedingstowwe uit die grond onttrek en energie uit die son en ander organismes wat rondbeweeg en die primêre produsente eet. Baie hiervan sou oë hê, sommige sal vlieg, en sommige sal intelligent wees. Maar hulle kan heel anders lyk as die plante en diere wat ons vandag ken. Daar mag dalk nie eens intelligente tweebenige soogdiere wees nie.

Dus, as jy jouself ooit in die tyd terugkom, moet jy nie op enige skoenlappers trap nie.

Oor Die Skrywer

Jordi Paps, Dosent, Skool vir Biologiese Wetenskappe, Universiteit van Essex

Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer op Die gesprek. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon