Существует ли идеальное эволюционное тело?

У всех млекопитающих по 4 конечности, у всех рыб есть жабры и плавники (кроме некоторых, но об этом я еще расскажу). Что, если это потому, что это идеальная форма для организма в такой среде?

Различные виды млекопитающих живут в очень разных средах. У всех нас есть четыре конечности (кроме исключений) не потому, что это приспособлено для всех нас к конкретной среде, а потому, что существует сильный филогенетический сигнал. Вы должны взглянуть на Почему у млекопитающих не более 4 конечностей? .

У всех рыб есть жабры и плавники (кроме исключений). Это определенно потому, что они обитают в общей среде. Жабры позволяют рыбам получать кислород из воды. Ласты - это общая конструкция, позволяющая плавать. Вы заметите, что у морских млекопитающих также есть плавники (мы часто говорим о конвергентной эволюции ). Между прочим, сообщение Расщепляют ли рыбы молекулу воды, чтобы поглотить кислород? может вас заинтересовать

насколько образ мышления и предрасположенность организма влияют на его конечную форму тела и насколько более случайным он делает процесс эволюции?

Я не совсем понимаю, что вы имеете в виду под "настроением" и "настроением".

Ничто не является случайным, кроме рассмотрения неизвестных. Можно понять вероятность только при рассмотрении априорных значений. В то время как подбрасывание монеты часто считается случайным событием в силу совершенства, подбрасывание монеты совсем не случайно, если вы должны знать точные силы, действующие на монету. Таким образом, спрашивать что-то случайно, не указывая, какие априори вы считаете знанием и незнанием, не имеет смысла (хотя это может иметь некоторый смысл в квантовой физике).

говорят, что биологи смогли создать организмы и наблюдать за их быстрой эволюцией. Если вы возьмете два одноклеточных организма, не имеющих сходства, и поместите их в одну и ту же среду, станут ли они похожи?

На самом деле мы можем наблюдать эволюцию в течение нескольких недель в лаборатории с организмами с коротким временем генерации, такими как дрожжи или кишечная палочка.

Повторяемость эволюции — обширная тема. Проблема с таким вопросом в том, что это зависит от многого. Обычно это зависит от того, какую эволюцию вы ожидаете увидеть, и от размера популяции. Например, простое изменение частоты аллеля в выбранном локусе в большой популяции обычно очень повторяемо. Но если вы подумаете о больших временных масштабах, то большинство сочтет разумным предположить, что эволюция пойдет совершенно другим путем. Есть известная цитата, которая гласит:

« Если бы запись эволюции проигрывалась миллион раз, вид, подобный нашему, не обязательно эволюционировал бы » Стивен Джей Гулд

Вы должны взглянуть на Является ли эволюция предсказательной теорией? .

Вы находитесь на правильном пути, да, иногда случается то, что называется " конвергентной эволюцией ". Обычно это не простое совпадение, существует множество преимуществ, которые привели к тому, что естественный отбор происходил таким образом.

Скажем, рыбы и млекопитающие разделились много миллионов лет назад. И все же некоторые млекопитающие, такие как киты и дельфины, приобрели обтекаемую форму и вполне походили на рыб. Это помогает этим млекопитающим плавать в воде. То же самое и с пингвинами, птицами, умеющими плавать в море.

Вероятно, вы читали о гомологичных органах и аналогичных органах в школьных учебниках. Аналогичные органы (выглядящие или работающие одинаково, но разные по происхождению, анатомии, расположению и т. д.) обычно являются результатом конвергентной эволюции. (однако конвергентную эволюцию можно наблюдать и в гомологичных органах) Птицы и насекомые... у обоих есть крылья. Но их крылья совершенно разные во всех других аспектах, кроме внешнего вида и функции.

В растениях также происходят события аналогии. Стебель, похожий на лист ( филлоклад , встречается у Muehlenbeckia platyclados , Epiphyllum truncatum , Phyllocactus latifrons ). Соцветие, похожее на цветки (представители сложноцветных), усики различного происхождения. (Усик листа Lathyrus aphaca , усик листочка гороха, усик черешка Clematis sp, усик верхушки листа Gloriosa superba , усик прилистника Smilax , усик стебля (осевая почка) Passiflora и т. д.) и миллионы таких примеров, которые называются « преобразованными органами'. С виду они настолько похожи, что сказать об их характере сложно. *

Наиболее точно подобный вид обнаруживается в случае мимикрии , когда организм «подражает» определенному другому организму за счет «обмана» некоторых других сторонних видов, возможно, с целью самозащиты (прячась или показывая знак опасности). ) или скрыться от добычи.

1. . 2. .
3.

1. змея имитирует змею: источник страницы https://en.wikipedia.org/wiki/Mimicry .

2. Насекомое имитирует лист, источник страницы https://simple.wikipedia.org/wiki/Leaf_insect

3. растение ( Arisaema speciosa ) соцветие-покрывало имитирует змеиный капюшон. источник изображения: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arisaema_speciosa_(2944482182).jpg

Однако неверное (или, по крайней мере, сильно оспариваемое) утверждение в вашем вопросе - это следствие мышления организмов. Об этом говорилось в ламаркизме, который сейчас почти на 100% отброшен, и доказан дарвинизм, который говорит, что среди случайных наследственных вариаций выбираются благоприятные.

Однако недавнее исследование по эпигенетике показало, что некоторые молекулярные метки для активации/инактивации гена (организованные в зависимости от образа жизни и воздействия окружающей среды) иногда могут быть унаследованы.

Ссылка на книгу (*):

1. Ботаника, для студентов степени / AC Dutta / 6-е издание / Oxford University Press.

2. Колледж ботаники / Том 1, Гангули, Дас, Датта / Новое центральное книжное агентство

PS

Однако, хотя и на основе мнений, если мы возьмем 2 клетки разных видов (или даже одного и того же вида), эволюционировавших отдельно в течение многих миллионов лет (например, в одной среде, просто генетически изолированных), они должны дать начало 2 разным клеткам. царства с огромными различиями в своей структуре, потому что эволюция — явление, во многом зависящее от случая. Да, это дефицит нашего воображения, чтобы догадаться, «что, если бы» были инопланетяне. По той же причине боги и богини различных культур сильно антропоморфны и даже имеют 2 типа пола. Или так же, как мы склонны описывать неживые объекты (например, чайник, коническую колбу или электронно-лучевую трубку, шестеренку или зубную щетку и т. д.) с шеей, ртом, зубами, рукой, животом и т. д.

Никакого «идеального» эволюционного тела быть не может, именно потому, что эволюция есть случайный процесс, где возможно бесконечное, а не одно «идеальное». Я читал научно-фантастические рассказы, в которых рассказывается о лекарствах для перехода в переднее (будущее) или обратное (прошлое) состояние эволюции. Первое (будущее) сделало человека более разумным. Практически, если бы мы когда-либо смогли изобрести первый, мы бы никогда не смогли назвать его стимулирующим эволюцию лекарством, потому что многое возможно благодаря эволюции. Можно получить гораздо более глупого будущего человека и путем регрессивной (регрессивной) эволюции.

Эволюция не планирует. Это всего лишь выборка из тех изменений, которые уже произошли. Это важно, когда вы рассматриваете любую сложную адаптацию.

Но сначала давайте посмотрим на простую адаптацию — «возвращение» млекопитающих в море, как у китов. Раскол между протокитами и их наземными родственниками был именно тем, что привело к появлению нового вида — часть популяции получала выгоду от охоты или укрытия в море, а это означало, что у них было больше еды, чем в среднем, или их потомство выжило с более высоким шансом или около того; и среди этогопопуляция, приспособленная к жизни в воде, оказывала значительное эволюционное давление. Те, которые были лучше адаптированы, имели больше пищи и т. д., поэтому у них было больше шансов размножаться, а их потомство — с большей вероятностью выжить, и со временем они становились все большей и большей долей всего населения. Скорее неизбежно, они должны были немного походить на рыб, поскольку это действительно форма, которая чрезвычайно хорошо подходит для жизни в море. Это механизм конвергентной эволюции — два разных организма становятся очень похожими из-за очень похожей среды.

Но не заблуждайтесь - это не сложная адаптация. Все изменения, произошедшие в ходе эволюции современных китов, не требовали никаких предпосылок — изменение длины костей здесь, более выраженный нырятельный рефлекс там... Жабры у них не появились. У них не было воздушного мешка. Они все еще млекопитающие насквозь.

Сложная адаптация встречается гораздо реже и быстро становится достаточно фиксированной. Во-первых, вам нужна адаптация А, которая должна быть полезной сама по себе (помните, эволюция не планирует заранее). Затем, когда популяция почти полностью состоит из организмов, у которых уже есть А, в популяции может существовать и накапливаться другая полезная адаптация, В (которая зависит от А). С течением времени, когда организмы продолжают меняться, вы можете получить «обновленную» версию А, А', которая ведет к Б', а новая адаптация, С, зависит от А' и В'... нет инструмента для внесения больших изменений (если не считать людей :P).

Сложные адаптации гораздо менее вероятны в конвергентной эволюции (поскольку условия, изначально благоприятствовавшие A, могут отсутствовать в другой аналогичной среде, поэтому B никогда не сможет быть полезным). Они также имеют тенденцию быть более фиксированными — там намного меньше места для настройки. Взгляните на глаз — несмотря на то, что он неоднократно «эволюционировал» независимо друг от друга, конечные результаты очень разные. Например, у наших глаз нервы расположены перед сенсорными клетками, а у осьминогов наоборот. И наш подход, конечно, хуже - это означает, что у нас есть слепое пятно, где нервы должны проходить через сенсорные клетки, и это снижает чувствительность сенсорных клеток, так как нервы над ними. Но это чрезвычайномаловероятно, что это когда-нибудь исправится естественным путем - разница в эволюции произошла очень рано, когда еще не было сложной адаптации. Нет единого шага, который мог бы исправить это сейчас (насколько мне известно), и недостаточно выгодно иметь шанс размножаться в популяции, даже если это произошло в результате мутации.

Это второй большой момент. Хотя сама по себе эволюция не случайна (она очень статистична), мутация, безусловно, случайна. Теперь рассмотрим любую сложную адаптацию. Вы хотите C, потому что это дает вам преимущество. Но C нуждается в B', которому нужен A', которому нужен B, которому нужен A... и каждый шаг должен был быть преимуществом сам по себе. Но что, если А так же выгодно, как хА, но они взаимоисключающие? А если так получится, что Б не сможет работать с хА? У вас будет две популяции, одна из которых «застряла» на xA, а другая — счастливо Cing. Или, как это случилось с нами и осьминогами, xA не работает с B, но работает с xB, что приводит к чему-то подозрительно похожему на C, но все же другому.

Однако действительно ли это относится ко всей инопланетной биосфере, развившейся на планете, похожей на Землю? Это совершенно невозможно сказать. Например, вся известная нам жизнь на Земле состоит из РНК. Это не обязательно означает, что РНК — лучшая из когда-либо существовавших — это может просто означать, что с появлением РНК ничто другое не могло выжить, или что поверх РНК быстро привились сложные приспособления. ДНК — это просто «обновление» поверх РНК — мы используем ее для «основного хранения данных», но обычно она транскрибируется в РНК, прежде чем она будет использована для построения белков, передачи сигналов и всех других функций, которые РНК выполняет в организме. У каждого известного нам организма на Земле есть общий предок, но это не означает, что общий предок неизбежен или что он лучший. Это может просто означать, что когда-то существовала жизнь, он поглотил все оставшиеся частицы протожизни, которые нашел. Велика вероятность того, что новая жизнь с нуля просто не может появиться в среде, уже заселенной другой формой жизни.

Однако рискну предположить, что инопланетяне чаще всего выглядят в художественной литературе так ,слишком человеческий. Есть много вещей, которые на 100% «случайны» во всей родословной современного человека. Противоположные большие пальцы кажутся полезными для любых существ, создающих инструменты, которые используют комбинацию мышц и костей; тот факт, что у нас пять пальцев, не таков. То, как устроена наша голова, в значительной степени построено на том, как многие индивидуальные адаптации сформировали наши сложные адаптации, и вряд ли где-то подобное будет. Распространенным приемом в научной фантастике является наличие инопланетных видов, например, гуманоидных рептилий или гуманоидных птиц; но зачем гуманоидной рептилоидной женщине грудь? Или пять пальцев? Или волосы? Двусторонняя симметрия практически вездесуща у млекопитающих, и это звучит правильно (она упрощает многие вещи, хорошо поддается манипуляциям и наблюдению в трехмерной среде...),

Тем не менее, очевидно , что инопланетяне в научной фантастике (особенно в фильмах и телешоу) разработаны таким образом, чтобы а) облегчить людям игру в инопланетян, б) облегчить людям общение с инопланетянами, как на -на экране и в театре, в) не допускать глупых ошибок в дизайне таких инопланетян. Некоторые шоу пытаются отмахнуться от этого или даже прямо оправдать это (у гуманоидных кошек в «Красном карлике» был огромный бонус от того, что они были максимально приближены к людям, поскольку они жили на корабле, предназначенном для людей), с разным уровнем успеха. (Правильно, «Звездный путь», посеяв жизнь пять миллиардов лет назад , он полностью произведет аналогичные инопланетные виды пятью миллиардами лет позже ).