达尔文认为进化论创造了 "无尽的最美的形式"。这是一种美好的情感,但它并不能解释为什么进化论一直在制造螃蟹。
科学家们长期以来一直在想,进化论所能做的事情是否有限制,或者达尔文的想法是否正确。真相可能就在这两者之间。
虽然可能进化的物种数量似乎没有上限,但这些物种能进化成多少种基本形式,可能有限制。螃蟹类生物的进化可能是这方面最好的例子之一,因为它们已经进化了不止一次,而是至少五次。
螃蟹属于一类被称为十足动物的甲壳类动物,字面意思是 "十足",因为它们有五对行走的腿。一些十足动物,如龙虾和虾,有一个厚实的、肌肉发达的腹部,这就是我们所吃的动物的大部分。通过快速弹动腹部,龙虾可以向后射出,逃避捕食者。
相比之下,螃蟹有一个压缩的腹部,藏在一个扁平但加宽的胸部和壳下。这使它们能够钻进岩石缝隙中进行保护。进化过程中,这种解决方案被反复提及,因为它在类似的环境下运作良好。
五组 "螃蟹"
最大的螃蟹群体是Brachyura(真蟹),包括食用蟹和大西洋蓝蟹。它们的祖先也是螃蟹的形状。一些物种已经 "向后 "进化,重新拉直了它们的腹部。另一大类是Anomura(假蟹),其祖先看起来更像龙虾。
然而,至少有四组Anomura:海绵蟹、瓷器蟹、帝王蟹和澳大利亚毛石蟹,以与真蟹相同的方式独立进化成蟹类。与真正的螃蟹一样,它们紧凑的身体更具有防御性,并且可以更快地侧身移动。
这意味着 "螃蟹 "并不是一个真正的生物群体。它们是十足动物树上的一个分支集合,在进化过程中看起来是一样的。
但螃蟹并不是例外。
在鸟类从有羽毛的恐龙进化过程中也发生了类似的情况。羽毛最初可能是为了保温、吸引配偶、保护蛋而进化的,也可能是作为捕捉猎物的 "网"。几百万年后,羽毛拉长并变成了飞行用的流线型。
古生物学家对细节有不同的看法,但所有的现代鸟类(Neoaves)都是在消灭了其他恐龙的大灭绝之后,从地面生活的祖先进化而来的。然而,羽翼和飞行也在其他恐龙群中更早地进化,包括troodontids和dromaeosaurs。其中一些,如小盗龙,有四个翅膀。
帝王蟹从龙虾类的祖先演化而来,属于无尾目动物。
重新运行生命的磁带
不幸的是,我们无法进行进化实验,看看同样的事情是否一直在发生,因为这需要数亿年的时间。但是生命的历史已经为我们做了类似的事情,当密切相关的品系在不同的大陆上进化和多样化时。在许多情况下,这些祖先的品系反复提出了相同或几乎相同的解决问题的方法。
最好的例子之一是我们自己的群体:哺乳动物。
活着的哺乳动物有两个主要群体。胎生动物(包括我们)和有袋动物(有袋哺乳动物,生下小宝宝)。两类动物都是在1亿多年前从同一个共同的祖先演化而来,有袋动物主要在澳大利西亚和美洲,而胎生动物则在其他地方。
这种隔离导致了两次几乎独立的 "实验",看看可以对哺乳动物的身体结构做什么。鼹鼠、小鼠、食蚁兽、滑翔机和猫都有有袋动物和胎生动物的版本。甚至还有一种有袋类的狼(Thylacine,1936年灭绝),其头骨和牙齿与胎生狼的细节惊人地吻合。
独立进化的不仅是身体形态,还有器官和其他结构。人类有复杂的照相机眼睛,有晶状体、虹膜和视网膜。乌贼和章鱼是软体动物,与蜗牛和蛤蜊的关系更为密切,它们也进化出了具有相同组件的照相机眼睛。
更普遍的是,眼睛在不同的动物群体中可能已经独立进化了40次。即使是没有大脑的箱形水母,在其四个触角的底部也有带镜头的眼睛。
毛石蟹。
我们看得越多,发现的就越多。诸如颌骨、牙齿、耳朵、鳍、腿和翅膀等结构在整个动物生命树上都在不断独立进化。
最近,科学家发现趋同也发生在分子水平上。眼睛中把光子转化为化学能量并使人类能够看到的opsin分子与盒装水母中的分子非常相似,并以这种方式平行进化。更奇怪的是,像鲸鱼和蝙蝠这样不同的动物,在使它们能够回声定位的基因方面有着惊人的趋同。
人类真的独特吗?
我们喜欢认为使人类特别的许多东西都是由其他地方的进化所重新创造的。像乌鸦和乌鸦这样的鸟类有解决问题的智慧,并且和猫头鹰一起,可以使用简单的工具。
鲸鱼和海豚有复杂的社会结构,它们的大脑袋使它们能够发展语言。海豚在石质海底觅食时使用海绵等工具来掩盖它们的鼻子。八爪鱼也使用工具,并从观察其他八爪鱼的情况中学习。
如果地球上的事物以类似的方式不断进化,那么如果生命在宇宙的其他地方进化,它们也有可能遵循一个相关的路线。这可能意味着外星生物看起来不那么陌生,比我们预期的更熟悉。
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