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進化自我複製的8個狂野的例子

每隔一段時間,達爾文的自然選擇就會不止一次地碰到同樣的解決方案,這個過程被稱為趨同進化。下面是我們最喜歡的例子,說明進化過程中,同一個生物,或者相同的身體特徵,出現了兩次。

在進化中,突變是隨機的,但選擇肯定不是。一個物種獲得的每一個適應性新特徵,都可能伴隨著無數次失敗的實驗。可以說,在決定哪些突變是有益的還是無益的時候,判斷非常簡單:持續生存。

對於達爾文式的生存模式下的生物體(也就是所有的生物體),所有可能的有益突變的空間都足夠小,這是一個受物理、生物約束和環境壓力控制的空間。有時,由於時間和空間的不同,兩個不相關的物種會生活在同一個生態位或面臨相似的進化問題。當這種情況發生時,進化將會利用其有限的解決方案,本質上兩次創造相同的物種。

海豚和魚龍

德國人有一個很棒的詞來描述不同物種共有的一系列身體特徵:bauplan。這在英語中被翻譯成「身體布局」,並且很好地概括了趨同進化的一個關鍵方面,即無親緣物種的形態相似性。換句話說,兩種不同的動物看起來非常相似。

有兩個物種有著共同的或者至少是非常相似的Bauplan,它們是現代海豚和古代魚龍。這是一個驚人的例子,進化偶然發現了兩種完全不同的動物(哺乳動物和爬行動物)的相同解決方案。這兩種生物在其他方面也有相似之處,包括活產、溫暖的血液,甚至還有相似的偽裝。

現代鯊魚和海豚在趨同進化的某些方面是相同的,比如它們的流線型形狀和三角形背鰭,但它們也有許多不同之處。

食火雞和傑氏冠盜龍

2017年,古生物學家在中國南方發現了一種不尋常的恐龍,名為傑氏冠盜龍。早在白堊紀晚期,這種兩足食蟲動物與現代食火雞非常相似,食火雞是一種土生土長的澳大利亞昆士蘭的不會飛的鳥類。

除了體型相似之外,這兩種動物的頭頂都有精緻的冠狀物,稱為盔狀物,這可能是它們尋找伴侶的廣告。

犬科動物和塔斯馬尼亞虎

已滅絕的塔斯馬尼亞虎,也被稱為袋狼,看起來與現代犬類驚人地相似,現代犬類是一群包括狼、狐狸和馴養狗在內的肉食動物。但袋狼是大型有袋食肉動物,它們把幼崽放在一個類似袋鼠和考拉的袋子里。

令人難以置信的是,胎盤類犬科動物和袋狼的最後一個共同祖先生活在1.6億年前的侏羅紀時期。儘管在進化史上存在著巨大的差異,但塔斯馬尼亞虎和犬科動物的頭骨形狀和體型都非常相似。正如《自然》雜誌2017年發表的一篇論文所指出的那樣,它們的外形「被認為是哺乳動物趨同進化最顯著的例子」。

水虎魚和食人魚

在大約1.5億年前的侏羅紀晚期,一種非常像食人魚的魚在現在的德國南部海域肆虐。

它被稱為「Piranhamesodon pinnatomus(也稱食人魚)」,是已知最古老的食肉射線鰭骨魚,現在包括鱒魚、石斑魚和鱈魚,但不包括現代食人魚。

食人魚有著明顯的水虎魚般的牙齒,它用來咬其他魚的大塊肉,特別是從它們的鰭上。詹姆斯·庫克大學(James Cook University)的古生物學家說,這與現代食人魚有驚人的相似之處,現代食人魚主要以其他魚類的鰭為食,而不是肉。他補充道:「這是一個非常聰明的舉措,因為鰭是一種整潔的可再生資源。以魚為食,它就死了;咬它的鰭,你就有了未來的食物。

矮小的古老的人類

古生物學證據表明,人類也不能倖免於趨同進化的影響。智人是最後一個倖存下來的人類物種,但許多其他人類已經在地球上行走過,包括尼安德特人、丹尼索瓦人、直立人、納萊迪人等。

2004年,在弗洛雷斯島上工作的科學家發現了一種體型較小的人類物種的證據,被稱為弗洛里斯人(Homo floresiensis),俗稱霍比特人(Hobbit)。現在已經滅絕,這種古老的人類身高不超過3英尺7英寸(109厘米)。令人難以置信的是,去年在菲律賓發現了第二種小型物種呂宋人(Homo Luzonensis)的證據。

這兩個物種生活在大約5萬年前的同一時期,但彼此並不相近。它們驚人的相似之處被歸因於一種被稱為島狀侏儒症的進化過程,即由於資源有限,物種會隨著時間的推移而縮小。也許並非巧合,這兩個人類物種都生活在島嶼上,這些島嶼上有各種各樣的小型物種。

六指小狐猴和大熊貓

去年的研究表明,小狐猴有第六個手指,或者用科學家的話說,是一個「附指」。而大熊貓也在通常只有五個手指的手上也多了一個手指。另外,鼴鼠和一些已滅絕的爬行動物也是如此,它們用來挖掘。

然而,和大熊貓一樣,小狐猴也用它們的第六個手指來增強抓握能力,這是趨同進化的又一個很好的例子。

這兩種動物都進化出高度專門化的手,不適合攀爬,從而導致了生長出第六根手指的進化壓力。

蝙蝠和長臂混元龍

蝙蝠、鼯鼠和已經滅絕的翼龍都有膜狀的翅膀,翅膀由一種特殊的骨頭固定,這種骨頭叫做柱體。這是一種行動上的趨同進化,但恐龍也採用了這種策略,即翅膀是由圍繞超長手指的蹼形成的。這一發現是在去年發現了長臂混元龍(ambotteryxlongibrachium)之後才被發現的,長臂混元龍是一種具有膜狀翅膀的侏羅紀小型恐龍。

有袋和胎盤的鼴鼠

進化是令人難以置信的多樣化,但同時又是極其有限的。所有的物種都必須尊重基本的物理學和不可攻破的生物學極限(例如,我們永遠不會看到有輪子的動物)。與此同時,進化經常驅使動物達到共同的「適應度高峰」,這是進化生物學家的說法。有時候,這些健康高峰正好出現在同一個地方。

「鴨嘴獸」恐龍

2015年,當這隻名為「Chilesaurus diegosuarezi」的非同尋常的獸腳類恐龍被世人發現時,它的發現者由於其拼湊而成的解剖特徵,稱它為恐龍中的「鴨嘴獸」。

這種生物是「馬賽克」趨同進化的一個驚人例子,在這種進化中,幾個不相關物種的特徵被集中在一起,從而創造出一種類似鴨嘴獸的動物。在這種情況下,Chilesaurus有著像異特龍一樣強壯的前臂,骨盆類似於鳥臀目恐龍,如劍龍和角鼻龍。它還具有牙齒、頭骨和其他恐龍的面部特徵。

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