Конвергенция в биологии

Конвергентная эволюция

Процесс эволюции живой природы является достаточно сложным и многогранным, его исследованием посвящено большое количество научных трудов, основным из которых является эволюционная теория Ч. Дарвина, сделавшего большое количество актуальных выводов.

Кроме того, конвергенцию определяют как схождение признаков неблизкородственных групп или приобретение ими сходного строения в результате длительного нахождения в похожих условиях и однонаправленного действия естественного отбора. Если органы выполняют одну и ту же функцию, то они могут приобрести сходное строение, но конвергентное сходство практически не имеет глубокого характера.

Основными причинами конвергентной эволюции называют сходство условий обитания организмов. Следствием конвергентной эволюции является определенная степень сходства, которая основывается не на родстве организмов, а на наличии у них одинакового набора признаков, закрепленных генетически.

Наиболее классическим случаем конвергентной эволюции является формирование схожих форм тела у хищных акул, зубатых акул, ихтиозавров.

Плавающие рептилии и современные млекопитающие также развивались по принципу конвергентной эволюции. Это можно доказать тем фактом, что передние конечности млекопитающих видоизменились в плавники, а задние приобрели вид хвоста или хвостового плавника.

Также конвергенцию определяют как систему формирования у неродственных или филогенетически далеких друг от друга организмов органов или структур органов (признаков), которые выполняют сходную функцию.

Механизмы конвергенции

Конвергенция отличается от параллелизма следующими признаками:

• параллелизм анализируется в группах организмов, родственных друг другу. Чем уже систематическая группа живых организмов, тем больше вероятность возникновения параллелизма внутри нее;
• конвергенция имеет более избирательный характер и распространяется на некоторые органы. Конвергенция всегда анализируется в соответствии с дивергенцией, точнее в противопоставлении данному типу эволюционного процесса, который означает расхождение признаков;
• если конвергенция протекает в системе живой природы, то те органы, которые она не затрагивает сохраняют собственное изначальное состояние или различия, которые, в свою очередь поддерживаются дивергентной эволюцией.

Классическим примером конвергенции является сходство организмов водной среды обитания. Но конвергентное сходство также может быть характерно и для представителей растительного мира.

Если говорить о примерах конвергенции между представителями различных классов, можно выделить следующее:

• сворачивание в шар броненосцев и самок тараканов, как реакция на опасность;
• возникновение аналогичных органов у растений засушливых мест обитания (колючек и пр.).

Считается, что конвергентная эволюция формируется за счет мутаций в неродственных генах или за счет наличия мутационных процессов в ортологичных генах. Данная тенденция находит большое количество подтверждений. Это происходит потому, что весьма трудно представить случайное идентичное изменение в конкретных генах, когда их количество исчисляется сотнями тысяч. Генетики изучают конвергенцию с точки зрения сосредоточения на поиске альтернативных механизмов построения одних и тех же признаков.

Для того, чтобы понять природу конвергентной эволюции, генетики обратились к сложному комплексному признаку, который имеется у различных групп организмов, а именно – к эхолокации. Полученные данные используются как в теоретической, так и практической биологии.

Если волны являются звуковыми, то это звуколокация. Этот признак имеется у летучих мышей, дельфинов, у некоторых насекомых. Становится совершенно очевидно, что летучие мыши и дельфины – не слишком близкие родственники, что подтверждает наличие конвергентной эволюции.

Актуальным примером конвергентной эволюции можно признать наличие изолированных на африканском континенте сумчатых млекопитающих, которые процветали в течение весьма длительного времени. С других частей света они исчезли, поскольку не смогли конкурировать с плацентарными млекопитающими.

Австралия обладает весьма привлекательными условиями для эволюционного процесса и на этой территории появилось большое количество сумчатых, которые заполнили собственные экологические ниши. Сходство внешнего вида между различными сумчатыми и плацентарными млекопитающими весьма очевидно. В Австралии есть свой волк — тасманский дьявол; есть свои «коты» и «мыши». Есть «муравьеды» и «ленивцы». Летающий фаланджер сравним с летающими белками. А вомбат — с обыкновенными свиньями.

Безусловно, сумчатые и плацентарные млекопитающие имеют общую родословную в не слишком отдаленном прошлом. Однако конвергентная эволюция чаще касается совершенно не связанных между собой существ. Насекомые и птицы, согласно эволюционному развитию, находятся на совершенно независимом расстоянии друг от друга, но конвергентных признаков у них достаточно много. К ним относят:

• схожесть размеров;
• наличие крыльев.

Еще одним актуальным и ярким примером конвергентной эволюции можно назвать схожесть между клювом утки (птицы) или клювом утконоса, которого относят к классу млекопитающих. Оба организма питаются, просеивая грязь, что требует наличия сплюснутой морды. Поэтому головы данных существ схожи по внешнему виду.

Таким образом, наличие конвергентной эволюции является совершенно очевидным фактом. Ее исследование позволяет сделать конкретные выводы о развитии той или иной группы живых организмов.