Din käpp i ekorrhjulet - Undervattensgiraffer FTW

Antropofagi har brottats med en viktig fråga. Efter att ha mailat ett flertal forskare fick jag äntligen napp på Västkusten. Glädjen när folk pallar svara på mina mail! Vissa människor är bara goda.

 

***

 

Hej Kerstin,

 

jag har förstått att du kan sådana här grejer, så jag vänder mig till dig med min fråga:

Varför så få analoga strukturer?

Det jag menar är: Tydligen finns det homologa och analoga strukturer, evolutionärt sett. Homologi innebär att morfologiska eller genetiska egenskaper har samma ursprung. Vilket t.ex. de analoga strukturerna "vingar", hos fjärilar respektive fåglar, inte har. Det är själva ändamålsenligheten som står för likheten. Den optimala formen för ett syfte, utmejslat under ett evolutionärt tryck där den mest optimala DNA-molekylen förmår reproducera sig. (Detta enligt min egen ringa och inkompletta förståelse.)

När jag vandrar genom Naturhistoriska Riksmuseet och tittar på deras ichtyosaurus-fossil, slår det mig att ichtyosaurus och dagens marina däggdjur (delfiner, späckhuggare, tumlare) måste betraktas som analoga. Samma optimala former uppkommer, fast ichtyosaurus är reptiler som inte alls är besläktade med de marina däggdjuren.

Detta är självklart ytterst mäktigt. Men, kanske mer besynnerligt i mina ögon:

Vad med plesiosaurusarna? Dvs., svanödlorna? Dessa har inte öht. sin motsvarighet i dagens fauna. Feta sälar med giraffhalsar, typ. Detta måste ha varit en optimal form, såtillvida att evolutionsteorin är tautologisk (det som existerar har överlevt och fortplantat sig och är således optimalt för detta syfte givet miljön); varför inte optimalt idag?

 

Plesiosaurus.

Jag har några hypoteser, som samtliga kan vara fel (observera att dessa bygger på mina egna gissningar, och att jag inte egentligen kan något om evolutionsbiologi eller liknande, så du får ha överseende):

1). Det finns inte samma ekologiska/evolutionära nisch idag som var fallet då. (T.ex. kanske detta har att göra med annan fauna; att det fanns större grunda hav; att atmosfären hade annan sammansättning; etcetera vad det nu kan vara som är relevant.)

2). Formen uppkommer genom sexuella preferenser som uppstår inom arten. Jag menar, inte är väl påfågelns stjärt "ändamålsenlig" för något annat än ragg - den blir optimal endast pga. honornas preferenser. Jag antar att det kan uppkomma den här typen av mer eller mindre godtyckliga preferenser, och så länge de inte är tillräckligt hämmande för att minska överlevnadsmöjligheterna jämför med hur mycket de ökar fortplantningsmöjligheterna, så vidarebefordras och förstärks dem. (Jag tror inte så mycket på detta just vad gäller svanödlornas långa halsar.)

3). Slumpmässiga drag som inte hämmar överlevnad kan finnas. Favoritexemplet är Willy Kyrklunds hjortsvins betar, som vid hög ålder växer tillbaka i en båge och dödar svinet. Detta har dock inte haft implikationer på fortplantning eller överlevnad i relevant ålder, och har således inte selekteras bort.

4). Det finns evolutionära hopp som är svåra att göra - varför finns det liksom inga hel-marina fåglar? Varför har pingvinerna inte blivit delfiner? Jo, sannolikt - gissar jag - pga. att de lägger ägg av en typ som inte är lämpliga att lägga i havet. Kanske hoppet till lång hals i vattnet är ytterst osannolikt eller omöjligt, och att långhalsade marina däggdjur idag skulle behöva uppkomma genom att giraffer klev ner i havet (varför inte t.ex. vid Namibias dimmiga Atlantkust). På dinosauriernas tid fanns det - kanske pga. annan vegetation - en större mångfald av mycket långhalsade landdjur, av vilka några blev marina.

5). Det fanns en intelligent art som avlade fram besynnerliga djur, såsom vi idag avlar fram hundarter och kossor som inte egentligen är särdeles optimala för att överleva i det fria. (Denna hypotes är helt klart minst sannolik.)

Detta var mina preliminära hypoteser.

Den större, ännu mer intressanta frågan, går bortom ichtyosaurie/plesiosaurie-frågan: Varför finns det väldigt många fall av (tydligen) optimala former, som inte återkommer? Varför har vi inget rovdjur idag liknande t-rex? Varför har vi inga gigantiska amfibier? Vad hände med ryggseglen som t.ex. dimetrodon rockade? Varför har den kognitiva revolutionen, dvs. sapiens intelligens-ökning, bara hänt (så vitt vi vet) en gång i jordens historia?

 

Dimetrodon.

Ichtyosaurusen är liksom så jävla lik dagens marina däggdjur, så det känns inte som att analoga strukturer borde kunna uppkomma väldigt ofta - men ändå är det lätt att tänka ut exempel när strukturer verkar helt unika!

Jag är oändligt tacksam för svar på denna min undran.

Vänliga hälsningar, [Antropofagi]

 

***

Hej

 

Sorry för sent svar - men jag har helt enkelt haft mycket att göra…

Nåväl - nu har jag puttat in svar under dina frågor nedan. Detta är förstås inte ”svar” utan mina fundering med anledning av dina funderingar. Det finns nog inga enkla svar här.

Med vänlig hälsning,

Kerstin Johannesson

Professor in Marine Ecology

University of Gothenburg

[Antropofagi:] "Varför så få analoga strukturer?"

Helt kort så kan man fundera på om detta är den klassiska frågan huruvida glaset är halvtomt eller halvfullt? Vi har ju inget parallellt system att jämföra med (om mars hade haft liv liknande vårt kunde man ju jämföra). Sen beror det ju också på hur lika strukturer och egenskaper ska vara för att räknas som analoga. Att ha någon form av parningsuppträdande är ju på sätt och vis analogt mellan olika arter av organiser (tångflugor och påfåglar har båda någonslags parningsdans, men är de analoga - för rörelserna är ju inte de minsta lika..)

[Antropofagi:] "Det jag menar är: Tydligen finns det homologa och analoga strukturer [...]"

Alla organismer som flyger har vingar men som du påpekar är de i flera fall analoga. (De som är närbesläktade, såsom alla arter av fåglar, måste ju ha homologa strukturer per definition även om de mutationer som format vingarna inte är exakt samma hos alla arter fåglar). Här finns alltså mycket analogi. (Fladdermöss, fåglar, insekter, flygfisk, flygödlor).

[Antropofagi:] "Vad med plesiosaurusarna? Dvs., svanödlorna? Dessa har inte öht. sin motsvarighet i dagens fauna. Feta sälar med giraffhalsar, typ. Detta måste ha varit en optimal form, såtillvida att evolutionsteorin är tautologisk (det som existerar har överlevt och fortplantat sig och är således optimalt för detta syfte givet miljön); varför inte optimalt idag?"

Det finns säkert många olika saker som fungerar. Kika bara på bildesignen. En bil kan se ganska olika ut men ändå fungera lika väl. Det närmaste man kan komma svanödlor är kanske just svanar. Varför hade svanödlorna sin lång hals - kanske för att beta på botten. Och detta behov har ju också svanar. Men en säl behöver inte en giraffhals, eftersom de istället har en bra förmåga att vistas och röra sig under ytan och väldigt djupt. (Giraffens långa hals har föresten omvärderats - kanske utvecklades den inte för att det var förmånligt för individer att nå högre upp i träden, och kanske utvecklades den som ett resultat av sexuell selektion. Hanarna använder huvud och hals som klubbor när du slåss med varandra. Bästa klubban knockar konkurrenterna och får para sig med honorna.)

 

[Antropofagi:] "1). Det finns inte samma ekologiska/evolutionära nisch idag som var fallet då."

Detta kan stämma. Nischerna har helt säkert ändrats. 

[Antropofagi:] "2). Formen uppkommer genom sexuella preferenser som uppstår inom arten."

Helt [klart] är att påfågelns stjärt är mycket problematisk ur perspektivet att gömma sig, och att fly för fiender, och att flyga överhuvudtaget. För svanhalsödlorna - kan man möjligen fundera på likheten med giraffhalsen.

[Antropofagi:] "3). Slumpmässiga drag som inte hämmar överlevnad kan finnas."

Helt rätt detta också. När det är en sådan markant struktur dock som en mycket lång hals så är jag tveksam till att slumpen kan vara enda förklaringen till att den utvecklats - det krävs säkert många små steg av utveckling och att slumpen gått åt samma håll i många små steg verkar orimligt.

[Antropofagi:] "4). Det finns evolutionära hopp som är svåra att göra."

I princip har du rätt. Evolutionen jobbar som en skrothandlare och går vidare ifrån något som redan finns, och tar små steg (som ju alla måste funka och förmodligen ge någon form av fitness-höjning) för att det hela ska utvecklas vidare. Men att förlänga halsen hos säl-liknande varelser skulle nog vara möjligt om det ökade fitnessen. Så i detta fallet tror jag kanske inte på denna hypotesen.

[Antropofagi:] "5). Det fanns en intelligent art som avlade fram besynnerliga djur."

Avfärdar detta helt.

[Antropofagi:] "Den större, ännu mer intressanta frågan, går bortom ichtyosaurie/plesiosaurie-frågan: Varför finns det väldigt många fall av (tydligen) optimala former, som inte återkommer? Varför har vi inget rovdjur idag liknande t-rex? Varför har vi inga gigantiska amfibier? Vad hände med ryggseglen som t.ex. dimetrodon rockade? Varför har den kognitiva revolutionen, dvs. sapiens intelligens-ökning, bara hänt (så vitt vi vet) en gång i jordens historia?"

Dinosaurierna (med undantag av fåglarna) dog ju alla ut kring 65 miljoner år sedan, och därmed hade skothandlaren inget material att bygga vidare med. För att kopiera konceptet ryggsegel t.ex. behövs ju något att utgå ifrån. Nu finns det t.ex. fiskar med förlängda ryggfenor som använder dessa för att attrahera honor, så här finns en grupp som har dessa möjligheter just för att de har ryggfenor som kan ombildas.

T. rex var nog ganska unik och mycket reptillik. Nu har det funnit betydligt fler och betydligt större (och farligare) däggdjur innan människan började erövra världen. Utrotningen av stora däggdjur och vinglösa fåglar osv började ju inte med industrialismen utan så snart Homo sapiens spreds till en ny kontinent, så kanske kan någon urbjörn varit i klass med T. rex när det gäller farlighet i alla fall. Fast detta är ett ämne jag inte kan så bra. Helt klart är i alla fall att Homo sapiens inte var enda arten människa när den bildades, då fanns redan H neanderthaliensis, och även några andra närbesläktade arter av människor (H florensis t.ex.). Slutligen detta med intelligens har ju diskuterats. Elefanter har väldigt stor hjärnor och har en intelligens som är likartad med vår även om de inte har lika utvecklat språk. Delfiner och andra valar anses också mycket intelligenta. Och, som sagt, flera arter människor och människoapor som ju definitivt inte är långt ifrån H sapiens.

De klassiska exemplen på analogi (eller konvergent utveckling) är ju pungdjuren i Australien där det ju oftast finns en parallell art av pungdjur till våra vanliga arter av rovdjur och växtätare i ekosystemet (t.ex. pungvarg, pungräv, pungmus..)

[...] Intressanta funderingar och frågor. Hoppas mina svar ger lite mer tankar.

Själv jobbar jag med konverens (eller parallell evolution) på molekylärnivå, och här visar det sig att det finns inom samma art ofta en parallellism, även så ibland närbesläktade arter. Men konstigt nog finns det alltid en skvätt analogi också inblandad, alltså många vägar bär till Rom. Det går oftast att åstadkomma samma egenskap på flera olika sätt.

Med vänlig hälsning, Kerstin

 

***

 

Antropofagi kan således notera att det sannolikt inte fanns en intelligent art som avlade fram svanödlor. Hoppet till lång hals under vattnet borde inte vara ett "svårt" evolutionärt hopp, och lång hals kräver förmodligen för många evolutionära steg för att kunna betraktas som slumpmässig egenskap. Kerstins svar får mig istället att uppvärdera "sexuell preferens"-hypotesen en smula; kanske slogs plesiosaurierna med sina halsar, inom arten?

 

Hur som helst minns vi, återigen, de marina däggdjurens polyfyletik (om man kan säga så):

"Här kan noteras att gruppen marina däggsdjur är polyfyletisk, vilket innebär att dagens arter utvecklats parallellt. Dvs., flera olika arter har stigit ner i havet. T.ex. är sirendjuren närmare släkt med elefanterna än med sälarna. Av dessa utvecklingslinjer är några idag utdöda. Vi minns med sorg de flodhästliknande desmostylia och de marina björnarna kolponomos."

Att girafferna, med sina mäktiga halsar, skulle nedstiga i havet, verkar således icke omöjligt. Beakta fetheten!

 

Kanske börjar det med att vissa giraffer börjar jaga eller beta från stranden, och utvecklas till någon slags däggdjursmotsvarighet till tanystropheus. Efterhand vågar sig vissa giraffer längre och längre ner i böljorna, och de som gör så hittar med mat och kan således reproducera sig ymnigare. Innan vi vet ordet av har vi en art giraffer som mestadels lever och jagar/betar i havet, men som tidvis vågar sig upp på land för att para sig. Men åren går, och förr än du anar är girafferna helt marina. En plesiosauriemotsvarighet är född. Hurra! Tänk dig att snorkla med mäktiga giraffer; att se de brunstiga hanarna braka ihop med sina muskulösa halsar. Undervattens-giraff-wrestling!