Konvergente Evolution ist, wenn verschiedene Organismen unabhängig voneinander ähnliche Merkmale entwickeln.
Zum Beispiel sehen Haie und Delfine relativ ähnlich aus, obwohl sie völlig unabhängig sind. Haie sind Eier legende Fische mit der tödlichen Fähigkeit, Blut im Wasser zu schnüffeln, während Delfine neugierige Säugetiere sind, die navigieren, indem sie Klickgeräusche machen und auf ihre Echos hören. Diese Unterschiede sind nicht allzu überraschend, wenn man bedenkt, dass der letzte gemeinsame Vorfahr des Duos vor etwa 290 Millionen Jahren über die Meere geschwommen ist.
Von diesem alten gemeinsamen Vorfahren schlug eine Linie an Land ein und entwickelte sich zu Säugetieren, einschließlich der wolfartigen Pakicetus, die später ins Wasser zurückkehren und sich zu Walen und Delfinen entwickeln würden. Eine andere Linie blieb im Ozean und wurde weiterentwickelt, um der moderne Hai zu werden. Trotz ihrer gewundenen Pfade landeten beide Tiere in ähnlichen evolutionären Nischen: stromlinienförmige Schwimmer mit glatter Haut und Flossen, die sich ideal zum Jagen von Beute eignen.
Jeder Lebensraum der Erde stellt seine eigenen Herausforderungen. Manchmal entwickeln verschiedene Arten die gleiche Lösung für das gleiche Problem. Biologen nennen diesen Prozess - wenn zwei Organismen Merkmale teilen, die sie nicht gemeinsam von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt haben - konvergente Evolution.
Konvergente vs. divergente Entwicklung
Die klassischen Beispiele der Evolution wie Darwins Finken zeigen den entgegengesetzten Prozess: die divergierende Evolution. Der Begriff wurde Ende des 19. Jahrhunderts vom amerikanischen Missionar und Naturforscher J. T. Gulick populär gemacht und beschreibt eine einzelne Art, die viele werden, um in einer bestimmten Umgebung unterschiedliche Rollen zu übernehmen. Bei den Galapagos-Finken beispielsweise änderte sich die Schnabelform (oder ging auseinander), um den verschiedenen Arten von Nahrungsmitteln, die auf verschiedenen Inseln erhältlich sind, besser zu entsprechen.
Im Gegensatz dazu findet eine konvergente Evolution statt, wenn Arten unterschiedlich beginnen und dann ähnlicher werden. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie würden eine Reihe von Papageien und Tukanen auf dieselbe Insel werfen. Personen mit Schnäbeln, die nicht in der Lage waren, Insekten zu fangen, könnten hungern und sterben, ohne ihre Gene für schlechte Schnäbel an die Nachkommen weiterzugeben. Aber die Papageien und Tukane, die das Glück hatten, Schnäbel zu haben, die erfolgreicher darin waren, Insekten zu fangen, würden überleben und die Gene für diese Insektenschnäbel weitergeben. Generationen später könnten die Nachkommen beider Arten auf dieselbe Schnabelform konvergieren, da dies das erfolgreichste Design ist, um in diesem Lebensraum zu überleben.
Die Konzepte, die der konvergenten Evolution zugrunde liegen, lassen sich auf Richard Owen zurückführen, einen britischen Biologen, der trotz des Zweifels an Darwins Evolutionstheorie Mitte des 19. Jahrhunderts auf den Unterschied zwischen Tieren mit ähnlich gebauten Körperteilen (Homologen) und gerechten Körperteilen hinwies ähnliche Zwecke haben (Analoga). Die Flosse eines Delfins und eine menschliche Hand sind beispielsweise homolog, weil sie dieselbe Knochenstruktur haben, obwohl ihre Funktionen seit unserem letzten gemeinsamen Vorfahren unterschiedlich sind. Andererseits ist die Flosse des Delfins ein Analogon zur Flosse des Hais - sie haben den gleichen Zweck, aber unterschiedliche Formen, weil sie sich unabhängig (und konvergent) entwickelt haben.
Beispiele für konvergente Evolution
Beispiele für konvergente Evolution gibt es zuhauf, aber sie sind bei bekannten Tierarten am einfachsten zu erkennen. Zum Beispiel haben Riesenpandas Körperteile, die Daumen ähneln und mit denen die Tiere Bambus greifen, wie der Biologe Stephen Jay Gould in den 1970er Jahren im Incorporating Nature Magazine beschrieben hat. Sowohl Menschen als auch Tintenfische haben kameraähnliche Augen mit einer Iris, einer Linse und einer Netzhaut - alles wesentliche Teile eines Bildgebungsgeräts. Und sowohl Fledermäuse als auch Vögel haben Flügel.
So ähnlich diese Merkmale auch erscheinen mögen, ein genauerer Blick zeigt ihre unabhängige Herkunft. Eine Panda-Pfote mit ihren fünf Ziffern und einem daumenartigen, stumpfen Knochen, der aus ihrer Handfläche herausragt, sieht nicht wie eine menschliche Hand aus. Dies ist sinnvoll, da Primaten vor etwa 50 Millionen Jahren ihre gegensätzlichen Daumen entwickelt haben, während Pandas dies vor weniger als 20 Millionen Jahren getan haben (und unser letzter gemeinsamer Vorfahr vor 65 bis 90 Millionen Jahren lebte). In ähnlicher Weise bedeutet die einzigartige Verkabelung der Tintenfischaugen, dass ihnen blinde Flecken fehlen. Und während Vogelflügel eher "Armen" ähneln, sehen Fledermausflügel eher wie "Hände" mit spindelförmigen Fingern aus. Um Owens Kategorien zu verwenden, sind dies analoge, nicht homologe Körperteile.
Der Treiber der konvergenten Evolution ist die Verfügbarkeit spezifischer Rollen, die von der Umgebung angeboten werden. Ozeane werfen schnell schwimmende Raubtiere, seien es Haie oder Delfine. Der Himmel braucht Flieger, und Kreaturen, die in Bäumen leben oder sich intensiv mit Bäumen beschäftigen, müssen in der Lage sein, Äste mit einem Schwanz, Händen oder Krallen zu greifen.
Eines der dramatischsten Beispiele der heutigen Zeit sind zwei ganze konvergierende Tiergruppen: Australiens Beuteltiere, die ihre frühen Tage in Beuteln verbringen, und Säugetiere, die aus Plazentas geboren wurden und im Rest der Welt leben. Da sich Australien vor zig Millionen Jahren von den anderen Kontinenten getrennt hat, haben sich seine Tierarten etwas unabhängig voneinander entwickelt. Dennoch wurden viele Nischen von Tieren besetzt, die ihren Gegenstücken in Afrika, Amerika und Eurasien sehr ähnlich sehen.
Zum Graben im Untergrund gibt es Maulwürfe und Beuteltiere. Mäuse treffen sich in australischen Mulgaras, um über den Boden zu huschen. Und für die Jagd auf andere kleine Säugetiere sah der inzwischen ausgestorbene Thylacine genauso aus und ging wie ein Hund oder ein Wolf, nur dass er seine Jungen wie ein Känguru in einem Beutel trug. Da ähnliche Rollen - wie der Bagger, der Scamperer und der Jäger - auf beiden Seiten des Ozeans existierten, konvergierte die Evolution an beiden Orten mit ähnlichen Designs.
Ist eine konvergente Evolution unvermeidlich?
Der Fossilienbestand zeigt, dass sich über Äonen und mehrere Aussterbungsereignisse hinweg dieselben Muster abgespielt haben, wobei Flossen, Beine, gepanzerte Muscheln und Krallen in ähnlichen Umgebungen als vertraute Pakete erscheinen. Das Phänomen hat Evolutionsbiologen dazu veranlasst, sich zu fragen, inwieweit Evolution ein zufälliger Prozess ist und inwieweit sein Ergebnis von der Umwelt festgelegt wird. Wie Gould sich fragte, würde der Baum des Lebens dieselbe Form annehmen, wenn wir die Geschichte der Erde von Anfang an wiederholen könnten?
Es ist jedoch nicht schwarz-weiß, Fälle konvergenter Evolution klar abzugrenzen. Es ist eng mit der parallelen Evolution verbunden, in der sich eine Art in zwei verschiedenen Umgebungen befindet und die gleiche Anpassung an jede entwickelt. Ausgehend von demselben Körperplan bewegt sich die Evolution im Gleichschritt und "konvergiert" nicht genau zu einer neuen und ähnlichen Anpassung. Einige Wissenschaftler betrachten die Beuteltier-Evolution als parallel zur Plazenta-Säugetiere, während andere darüber diskutieren, ob die parallele Evolution nur eine weniger extreme Form der konvergenten Evolution ist.
Sowohl die konvergente als auch die parallele Evolution erinnern daran, dass die natürliche Selektion keinen bevorzugten Weg hat, keinen intrinsischen Bogen von grundlegend zu fortgeschritten. Arten können divergieren, konvergieren und wieder divergieren. Die Evolution besteht nur darauf, dass Arten Überlebensstrategien anwenden, die in einer bestimmten Umgebung funktionieren, unabhängig davon, woher diese Strategien stammen.
