Shutterstock

Марта Джонс: Це як у тих фільмах: якщо ти наступиш на метелика, ти зміниш майбутнє людської раси.

Лікар: Тоді не наступайте на жодних метеликів. Що з вами коли-небудь робили метелики?

Письменники наукової фантастики, здається, не можуть узгодити правила подорожей у часі. Іноді, як у «Докторі Хто» (вище), персонажі можуть подорожувати у часі та впливати на дрібні події, не змінюючи великого курсу історії. В інших історіях, таких як "Назад у майбутнє", навіть найдрібніші дії мандрівників у часі в минулому викликають великі брижі, які непередбачувано змінюють майбутнє.

Подібну дискусію про те, як працює еволюція, десятиліття ведуть еволюційні біологи. У 1989 році (рік Повернення в майбутнє, частина II) американський палеонтолог Стівен Джей Гулд видав свою позачасову книгу «Чудове життя», названу на честь класичний фільм це також передбачає своєрідну подорож у часі. У ньому він запропонував мислительний експеримент: що сталося б, якби ви змогли відтворити життєву стрічку, перемотати історію еволюції та запустити її знову? Ви все-таки побачите той самий фільм із усіма еволюційними подіями, що розігруються, як і раніше? Або це було б більше схоже на перезавантаження, причому види еволюціонують по-різному?

Відповідь Гулда була останньою. На його думку, непередбачувані події відігравали важливу роль в природничій історії. Якби вам довелося подорожувати у часі і наступити на першого метелика (що нагадує новелу 1952 року І грянув грім Рей Бредбері), тоді метелики більше ніколи не розвиватимуться.

Це нібито тому, що зміни, які ми бачимо в природі - безліч різних фізичних особливостей і форм поведінки, які можуть мати форми життя - спричинені випадковими генетичними подіями, такими як генетичні мутації і рекомбінація. Природний відбір фільтрує цю варіацію, зберігаючи та поширюючи особливості, що надають організмам найкращі репродуктивні переваги. На думку Гулда, оскільки серії мутацій, що призвели до першої метелики, були випадковими, вони навряд чи відбудуться вдруге.

Конвергентна еволюція

Але не всі погоджуються з цією картиною. Деякі вчені відстоювати ідею "конвергентної еволюції". Це коли організми, які не пов’язані між собою, самостійно розвивають подібні риси у відповідь на навколишнє середовище. Наприклад, кажани та кити - дуже різні тварини, але обидва вони розвинули здатність "бачити", слухаючи, як звук відлунює навколо них (ехолокація). І панди, і люди еволюціонували протилежні великі пальці. Польові літаки еволюціонували принаймні чотири рази, у птахів, кажанів, птерозаврів та таких комах, як метелики. І очі самостійно еволюціонували принаймні 50 разів в історії тварин.

Навіть інтелект еволюціонував неодноразово. Одного разу у відомого палеонтолога Саймона Конвея-Морріса запитали, чи не стали б динозаври розумними, якби вони все ще були тут. Його відповідь було те, що "експеримент був проведений, і ми називаємо їх воронами", маючи на увазі той факт, що птахи, в тому числі дуже розумні види ворон, еволюціонував від групи динозаврів.

Конвергентна еволюція передбачає, що існує кілька оптимальних способів, за допомогою яких види можуть адаптуватися до навколишнього середовища, а це означає, що (якщо у вас є достатня кількість інформації) ви можете передбачити, як певний вид може розвиватися протягом тривалого часу. Якщо наступити на першого метелика, зрештою еволюціонує інша комаха, схожа на метелика, оскільки інші мутації з часом дадуть ті самі риси, яким сприятиме природний відбір.

A Недавнє дослідження у журналі Current Biology, здається, нахиляє шкалу на користь конвергентної еволюції. Це дослідження досліджує, як павуки-павуки еволюціонували на Гавайських островах, і пропонує докази різних, ізольованих груп тварин, що розвивають однакові риси самостійно.

Острови часто називають природними лабораторіями, оскільки вони є фактично закритими середовищами. Щоразу, коли вид колонізує новий острів, відбувається новий незалежний експеримент з адаптації. Знаковим прикладом є в’юрки, які пристосувались до різних джерел їжі на кожному острові Галапагос, що допомогло Чарльзу Дарвіну розробити свою теорію природного відбору. Деякі з цих груп людей навіть були спіймані на шляху становлення нових види зяблика.

Більшість палиць-павуків на Гавайських островах мають золото, темне або біле забарвлення тіла як камуфляж, щоб сховатися від хижаків, таких як птахи. Вчені використовували ДНК різних видів павуків для реконструкції історії їх розвитку. Вони показали, що темні та білі павуки неодноразово еволюціонували із павуків-предків золота, шість разів у випадку з темними павуками та двічі у випадку з білими.

Шанс чи необхідність?

Це дослідження є чудовим прикладом конвергентної еволюції, що відбувається в тому ж географічному районі. Це нагадує класичні дослідження з Ящірки аноліси еволюційним екологом Джонатаном Лососом, який помітив, що ящірки на різних карибських островах самостійно еволюціонували однакові адаптації кілька разів. Все це свідчить про те, що форми життя, що живуть у конкретному середовищі протягом досить тривалого періоду часу, можуть розвинути певні особливості.

Але докази конвергентної еволюції не виключають ролі випадковості. Немає сумнівів, що мутації та біологічні зміни, які вони створюють, є випадковими. Організми - це мозаїка з багатьох рис, кожна з яких має різні еволюційні історії. А це означає, що все, що еволюціонувало на місці метелика, цілком може виглядати не зовсім однаково.

Докази в будь-якому випадку не є остаточними, але, можливо, і випадковість, і необхідність відіграють певну роль в еволюції. Якби нам знову показати стрічку життя, я думаю, що в підсумку ми отримали б ті самі типи організмів, що існують сьогодні. Ймовірно, існували б первинні виробники, які видобувають поживні речовини з ґрунту та енергію від сонця, та інші організми, які рухаються та харчуються первинними виробниками. У багатьох із них були очі, хтось літав, а хтось був би розумним. Але вони можуть виглядати зовсім не так, як рослини та тварини, яких ми знаємо сьогодні. Можливо, навіть не буде розумних двоногих ссавців.

Тож на той випадок, якщо ви коли-небудь виявите подорож у минуле, не наступайте на метеликів.

про автора

Джорді Папс, викладач Школи біологічних наук, Університет Ессекса

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon