Shutterstock

Martha Jones: Det är som i de här filmerna: om du går på en fjäril ändrar du mänsklighetens framtid.

Doktorn: Då kliver inte på några fjärilar. Vad har fjärilar någonsin gjort för dig?

Science fiction författare kan inte tycka överens om reglerna för tidsresor. Ibland, som i Doctor Who (ovan), kan karaktärer resa i tid och påverka små händelser utan att visa sig förändra historiens stora förlopp. I andra berättelser, till exempel Back to the Future, producerar även de minsta av tiden resenärers handlingar tidigare stora krusningar som oförutsägbart förändrar framtiden.

Evolutionära biologer har haft en liknande debatt om hur evolutionen fungerar i årtionden. I 1989 (året tillbaka till framtiden del II) publicerade den amerikanska paleontologen Stephen Jay Gould sin tidlösa bok Wonderful Life, namngiven efter den klassiska filmen det innebär också tidsåtgång av sorter. I det föreslog han ett tankeexperiment: vad skulle hända om du kunde spela upp livets tejp, återspolla evolutionens historia och springa den igen? Skulle du fortfarande se samma film med alla evolutionära händelser som spelar ut som tidigare? Eller skulle det vara mer som en omstart, med art som utvecklas på olika sätt?

Goulds svar var det senare. Enligt hans åsikt spelade oförutsägbara händelser en viktig roll i naturhistorien. Om du skulle resa tillbaka i tiden och gå på den första fjärilen (påminner om 1952-berättelsen En Sound of Thunder av Ray Bradbury), då skulle fjärilar inte utvecklas någonsin igen.

Detta beror på att variationen vi ser i naturen - de många olika fysiska egenskaperna och formerna för beteende som lifeforms kan ha - orsakas av slumpmässiga genetiska händelser, såsom genetiska mutationer och rekombination. Naturligt urval filtrerar denna variation, bevarar och sprider de egenskaper som ger organismer den bästa reproduktiva fördelen. Enligt Goulds synpunkt, eftersom serierna av mutationer som ledde till den första fjärilen var slumpmässiga, skulle de osannolikt inträffa en andra gång.

Konvergent utveckling

Men inte alla är överens med den här bilden. Vissa forskare försvara tanken om "konvergent evolution". Det här är när organismer som inte är relaterade till varandra utvecklar sig självständigt liknande egenskaper som svar på deras miljö. Bats och valar är till exempel mycket olika djur, men båda har utvecklat förmågan att "se" genom att lyssna på hur ljudet eker runt dem (ekolokalisering). Både pandor och människor har utvecklats motsatta tummar. Drevflygning har utvecklats minst fyra gånger, i fåglar, fladdermöss, pterosaurer och insekter som fjärilar. Och ögonen har utvecklats självständigt åtminstone 50 gånger i djurhistoria.

Även intelligens har utvecklats flera gånger. Den berömda paleontologen Simon Conway-Morris blev en gång frågad om dinosaurier skulle ha blivit intelligenta om de fortfarande var här. Hans svar var att "experimentet har gjorts och vi kallar dem krager", med hänvisning till det faktum att fåglar, inklusive väldigt intelligenta kragearter, utvecklats från en grupp dinosaurier.

Konvergent utveckling tyder på att det finns några optimala sätt på vilka arter kan anpassa sig till sin omgivning, vilket innebär att (om du har tillräckligt med information) kan du förutse hur en art sannolikt kommer att utvecklas under en längre tid. Om du skulle kliva på den första fjärilen kommer en annan fjärilliknande insekt att utvecklas så småningom eftersom andra mutationer så småningom kommer att producera samma egenskaper som kommer att gynnas av naturligt urval.

A färsk studie I tidskriften Current biology tycks tippa skalan till förmån för konvergensutveckling. Denna studie undersöker hur spindelspindlar har utvecklats i Hawaiian Islands och ger bevis för olika, isolerade djurgrupper som utvecklar samma egenskaper oberoende.

Öar kallas ofta som naturliga laboratorier eftersom de är effektivt stängda miljöer. Varje gång en art koloniserar en ny ö, sker ett nytt oberoende experiment om anpassning. Ett ikoniskt exempel är de finkor som har anpassat sig till de olika matkällorna på varje ö i Galapagos, ett faktum som hjälpt Charles Darwin att utveckla sin teori om naturligt urval. Vissa av dessa populationer har till och med blivit fångade i att bli nya finkonst.

De flesta spindelspindlarna på Hawaiian Islands har guld, mörk eller vit kroppsfärgning som kamouflage för att gömma sig från rovdjur, som fåglar. Forskarna använde DNA av olika spindelarter för att rekonstruera historien om hur de utvecklades. De visade att de mörka spindlarna och de vita spindlarna upprepade gånger har utvecklats från förfädernas guldspindlar, sex gånger när det gäller de mörka spindlarna och två gånger för de vita.

Chans eller nödvändighet?

Denna studie är ett anmärkningsvärt exempel på konvergensutveckling som äger rum inom samma geografiska område. Det påminner om de klassiska studierna på Anolis ödlor av evolutionär ekolog Jonathan Losos, som märkte ödlor på olika karibiska öar, hade självständigt utvecklat samma anpassningar flera gånger. Allt detta tyder på att livsformer som lever i en viss miljö under en tillräckligt lång tidsperiod sannolikt kommer att utveckla vissa funktioner.

Men bevisen för konvergent utveckling utesluter inte chansens roll. Det är ingen tvekan om att mutationer och de biologiska variationerna de skapar är slumpmässiga. Organismer är ett mosaik av flera egenskaper, var och en med olika evolutionära historier. Och det betyder att vad som helst som utvecklats på fjärilsplatsen, kanske inte ser exakt ut.

Beviset är inte avgörande på något sätt, men kanske både chans och nödvändighet spelar en roll i evolutionen. Om vi ​​skulle springa livets band igen tror jag att vi skulle hamna med samma typer av organismer vi har idag. Det skulle förmodligen vara primära producenter som extraherar näringsämnen från jorden och energi från solen och andra organismer som rör sig och äter de främsta producenterna. Många av dessa skulle ha ögon, vissa skulle flyga, och vissa skulle vara intelligenta. Men de kan se ganska annorlunda ut från de växter och djur vi känner till idag. Det kanske inte ens är några intelligenta tvåbenta däggdjur.

Så om du någonsin befinner dig som reser tillbaka i tiden, kliver inte på några fjärilar.

Om författaren

Jordi Paps, Föreläsare, Institutionen för biovetenskap, University of Essex

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon