Пять эволюционных ветвей крабов — почему в природе продолжают появляться одни и те же формы?

Чарльз Дарвин считал, что эволюция создала «бесконечные формы самых красивых». Это хорошее мнение, но оно не объясняет, почему эволюция продолжает создавать крабов.

Ученые давно задавались вопросом, есть ли пределы тому, что может сделать эволюция, или Дарвин был прав. Истина может лежать где-то посередине.

Хотя кажется, что не существует потолка для числа видов, которые могут эволюционировать, могут быть ограничения на количество основных форм, в которые эти виды могут эволюционировать. Эволюция крабоподобных существ может быть одним из лучших примеров этого, поскольку они эволюционировали не один раз, а как минимум пять раз .

Крабы принадлежат к группе ракообразных, называемых десятиногими – буквально «десятиногими», так как у них пять пар ходильных ног. Некоторые десятиногие, такие как омары и креветки, имеют толстое мускулистое брюшко, которое составляет большую часть животного, которое мы едим. Быстрым взмахом брюшка омары могут отскочить назад и убежать от хищников.

Крабы, напротив, имеют сжатое брюшко , спрятанное под уплощенной, но расширенной грудной клеткой и панцирем. Это позволяет им прятаться в расщелинах скал для защиты. Эволюция неоднократно находила это решение, потому что оно хорошо работает при сходных обстоятельствах.

Пять групп «крабов»

Самая большая группа крабов - это брахьюра (настоящие крабы), включая съедобного краба и атлантического синего краба. У них был предок, который также имел форму краба. Некоторые виды эволюционировали «назад» и снова выпрямили брюшко.

Королевские крабы произошли от предков, похожих на омаров, в аномуре. По CSIRO, CC BY 3.0 , CC BY

Красноглазые губчатые крабы носят с собой губки для маскировки. Порко_Россо/Shutterstock

Другая большая группа — это аномура (ложные крабы), предок которых больше походил на лобстера.

Фарфоровые крабы внешне напоминают настоящих крабов. Волкан Йенел/Shutterstock

Однако по крайней мере четыре группы аномура — губчатые крабы , фарфоровые крабы , королевские крабы и австралийский мохнатый каменный краб — независимо эволюционировали в крабоподобную форму почти таким же образом, как и настоящие крабы. Как и у настоящих крабов, их компактные тела более защищены и могут двигаться вбок быстрее.

Это означает, что «крабы» не являются настоящей биологической группой. Они представляют собой набор ветвей дерева десятиногих, которые эволюционировали, чтобы выглядеть одинаково.

Волосатый каменный краб (Lomis hirta) Tim Binns/Wikimedia , CC BY-SA

Но крабы не исключение.

Нечто подобное произошло и в эволюции птиц от пернатых динозавров. Перья, возможно, сначала развились для изоляции, для привлечения партнеров, для защиты яиц и, возможно, также как «сети» для ловли добычи . Миллионы лет спустя перья удлинились и приобрели обтекаемую форму для полета.

Палеонтологи расходятся во мнениях относительно деталей, но все современные птицы (неоавы) произошли от наземных предков сразу после массового вымирания, уничтожившего других динозавров. Однако пернатые крылья и полет также развились раньше у других групп динозавров, включая троодонтид и дромеозавров . У некоторых из них, например у Microraptor , было четыре крыла.

Микрорапторы имели две пары крыльев. СС BY

Перезапуск ленты жизни

К сожалению, мы не можем проводить эволюционные эксперименты, чтобы увидеть, продолжают ли происходить одни и те же вещи, потому что на это уйдут сотни миллионов лет. Но история жизни уже сделала нечто подобное для нас, когда на разных континентах развивались и диверсифицировались близкородственные линии. Во многих случаях эти родовые линии неоднократно придумывали одни и те же или почти идентичные решения проблем.

Один из лучших примеров — наша собственная группа, млекопитающие.

Есть две основные группы живых млекопитающих. Плацентарные (включая нас) и сумчатые (сумчатые млекопитающие, которые рожают крошечных детенышей). Обе группы произошли от одного и того же общего предка более 100 миллионов лет назад , сумчатые в основном в Австралии и Америке, а плацентарные в других местах.

Эта изоляция привела к двум почти независимым запускам «эксперимента», чтобы увидеть, что можно сделать с телом млекопитающего. Существуют сумчатые и плацентарные версии кротов, мышей, муравьедов, планеров и кошек. Существовал даже сумчатый волк (тилацин, вымерший в 1936 г.), чей череп и зубы в поразительных деталях совпадают с таковыми у плацентарного волка.

Черепа сумчатого тилацина (слева) и плацентарного волка (справа) демонстрируют поразительное сходство, несмотря на то, что они эволюционировали на разных континентах.

Независимо развиваются не только формы тела, но также органы и другие структуры. У людей сложные глаза-камеры с хрусталиком, радужной оболочкой и сетчаткой. Кальмары и осьминоги, которые являются моллюсками и более тесно связаны с улитками и моллюсками, также развили глаза-камеры с теми же компонентами.

Глаза в целом могли развиваться независимо до 40 раз у разных групп животных. Даже кубомедузы, у которых нет мозга, имеют глаза с линзами у основания своих четырех щупалец.

Глаза кубомедузы. У этих беспозвоночных, живущих у основания дерева эволюции животных, сложные глаза.

Чем больше мы смотрим, тем больше находим. Такие структуры, как челюсти, зубы, уши, плавники, ноги и крылья, продолжают независимо развиваться на древе жизни животных.

Совсем недавно ученые обнаружили, что конвергенция происходит и на молекулярном уровне. Молекулы опсина в глазах, которые преобразуют фотоны света в химическую энергию и позволяют людям видеть, очень похожи на молекулы кубомедузы и развивались параллельно. Еще более странно то, что такие разные животные, как киты и летучие мыши, имеют поразительное сходство в генах, которые позволяют им эхолокировать.

Действительно ли люди уникальны?

Многие вещи, которые, как нам нравится думать, делают людей особенными, были заново изобретены эволюцией в других местах. Врановые, такие как вороны и вороны, обладают интеллектом для решения проблем и, как и совы, могут использовать простые инструменты .

Киты и дельфины имеют сложную социальную структуру , а их большой мозг позволил им развить язык. Дельфины используют такие инструменты, как губки, чтобы прикрыть нос , когда они добывают корм на каменистом дне моря. Осьминоги также используют инструменты и учатся, наблюдая за тем, что происходит с другими осьминогами.

Если здесь, на Земле, все будет продолжать развиваться аналогичным образом, есть вероятность, что  сходным курсом жизнь развивалась где-то еще во Вселенной. Это может означать , что внеземные существа выглядят менее инопланетными и более знакомыми, чем мы ожидаем.

1. Мэтью Уиллс

   Профессор эволюционной палеобиологии в Центре эволюции Милнера, Университет Бата.

Источник