查尔斯·达尔文相信进化创造了“无穷无尽的形式最美丽”。这是一个很好的情绪,但它并不能解释为什么进化不断制造螃蟹。
长期以来,科学家们一直在怀疑进化能做的事情是否存在局限性,或者达尔文的想法是否正确。真相可能介于两者之间。
虽然可能进化的物种数量似乎没有上限,但这些物种可以进化成多少基本形式可能会受到限制。螃蟹状生物的进化可能是最好的例子之一,因为它们不仅进化了一次,而且至少进化了五次。
螃蟹属于一组称为十足类的甲壳类动物——字面意思是“十足”,因为它们有五对行走腿。一些十足动物,如龙虾和虾,有一个厚实、肌肉发达的腹部,这是我们吃的大部分动物。通过快速轻弹腹部,龙虾可以向后射击并躲避捕食者。
相比之下,螃蟹的腹部受压,隐藏在扁平但变宽的身材部和壳下。这使他们能够钻入岩石缝隙中进行保护。进化论反复遇到这个解决方案,因为它在类似的情况下运作良好。
五组“螃蟹”
帝王蟹是从阿诺村的龙虾状祖先进化而来的。(由CSIRO,CC 由 3.0 / CC 由)
最大的螃蟹群是Brachyura(真正的螃蟹),包括可食用的螃蟹和大西洋蓝蟹。他们的祖先也是螃蟹形状的。一些物种已经“倒退”进化并再次拉直了腹部。另一大类是Anomura(假螃蟹),其祖先看起来更像龙虾。
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红眼海绵蟹随身携带海绵进行伪装。(维基共享资源/CC许可证)
然而,至少有四组Anomura——海绵蟹、瓷蟹、帝王蟹和澳大利亚大闸石蟹——已经独立进化成螃蟹状的形式,与真正的螃蟹大致相同。像真正的螃蟹一样,它们紧凑的身体更具防御性,并且可以更快地向侧面移动。
这意味着“螃蟹”不是一个真正的生物群体。它们是十足类树中的分支集合,进化到看起来相同。
奥林巴斯数码相机
但螃蟹也不例外。
类似的事情发生在鸟类从有羽毛的恐龙进化而来。羽毛可能首先是为了绝缘、吸引配偶、保护卵而进化的,也可能是作为捕捉猎物的“网”。数百万年后,羽毛拉长并流线型,以便飞行。
古生物学家在细节上存在分歧,但所有现代鸟类(Neoaves)都是在大规模灭绝消灭其他恐龙之后从地栖祖先进化而来的。然而,羽毛翅膀和飞行在其他恐龙群中也进化得更早,包括长齿龙和驰龙。其中一些,如
小盗龙
,有四个翅膀。
重播生命磁带
不幸的是,我们不能进行进化实验来观察同样的事情是否继续发生,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,当密切相关的谱系在不同的大陆上进化和多样化时。在许多情况下,这些祖先反复提出相同或几乎相同的问题解决方案。
最好的例子之一是我们自己的群体,哺乳动物。
现存哺乳动物分为两大类。胎盘(包括我们)和有袋动物(生下小幼崽的袋状哺乳动物)。这两个群体都是在1亿多年前从同一个共同祖先进化而来的,有袋动物主要在澳大拉西亚和美洲,胎盘在其他地方。
这种隔离导致了两次几乎独立的“实验”,看看哺乳动物的身体计划可以做些什么。有有袋动物和胎盘版本的鼹鼠、老鼠、食蚁兽、滑翔机和猫。甚至还有一只有袋狼(袋狼,于1936年灭绝),其头骨和牙齿与胎盘狼的头骨和牙齿在惊人的细节上相匹配。
不仅身体形式独立进化,器官和其他结构也独立进化。人类有复杂的相机眼睛,有晶状体、虹膜和视网膜。鱿鱼和章鱼是软体动物,与蜗牛和蛤蜊的关系更密切,也进化出了具有相同成分的相机眼睛。
更普遍的是,在不同的动物群体中,眼睛可能已经独立进化了40次。即使是没有大脑的箱形水母,它们的四根触手的根部也有带镜片的眼睛。
我们看得越多,我们发现的就越多。颚、牙齿、耳朵、鳍、腿和翅膀等结构都在动物生命树上独立进化。
最近,科学家们发现趋同也发生在分子水平上。眼睛中的视蛋白分子将光子转化为化学能并使人类能够看到,与箱形水母中的视蛋白分子非常相似,并且以这种方式并行进化。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上有着惊人的趋同。
人类真的是独一无二的吗?
许多我们喜欢认为使人类与众不同的东西已经被其他地方的进化所重塑。乌鸦和乌鸦等鸦科动物具有解决问题的智慧,与猫头鹰一起可以使用简单的工具。
鲸鱼和海豚具有复杂的社会结构,它们的大脑大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遮住鼻子。章鱼也使用工具,并通过观察其他章鱼的情况来学习。
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,它们也可能遵循相关的过程。这可能意味着外星人看起来不像我们想象的那么陌生,更熟悉。
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