Ett fenomen som rönt stort intresse bland evolutionsbiologer i alla tider är att organismer med helt olika evolutionär bakgrund och som inte alls är släkt med varandra, utvecklar likartade anpassningar till likartade miljöer. Vi har, till exempel, vingar hos insekter, fåglar och fladdermöss. Ett annat exempel är ögon hos vertebrater, leddjur och mollusker, och ekolokalisering hos fladdermöss och valar. Många ökenlevande organismer har likartade anpassningar till sin extrema miljö. Likartade lösningar på likartade problem.

Det ligger givetvis när till hands att se detta som en evolutionär konvergens, grupperna kommer från olika håll men eftersom miljöförhållandena är de samma landar dom i samma anpassningar. När miljön ledde till en viss selektion har detta med tiden lett till en utveckling av anpassningar till denna miljö. Att många grävande och hållevande reptiler har tappat sina ben är ett bra exempel.

Men det kanske är mer komplicerat än så. Först och främst, det kanske inte är slumpmässigt vilka arter byter miljö, vissa arter kanske redan lever i likartade miljöer som gör dem mer sannolika att byta miljö och därifrån ta steget till nya anpassningar. Detta kallas ekologisk filtrering. Arterna som konvergerat kanske inte var så olika från början som vi kanske kan tro.

En annan förklaring är att vissa arter redan har anpassningar som gör dem mer sannolika miljö-bytare, så kallade föranpassningar. Av alla arter av hästar som en gång fanns var det bara vissa med speciella anpassningar som klarade av den allt torrare miljön för ca 5-6 miljoner år sedan, och är anfäder till de hästar vi har idag.

En tredje förklaring är att vissa arter har anpassningar för en sak, men i en annan miljö kan visa sig vara positiva. Detta är vad Stephen Jay Gould and Elisabeth Vrba kallar exaptation, det vill säga en egenskap som utvecklats för en sak men visar sig vara bra för något annat. Ett exempel är fåglarnas fjädrar som utvecklats för värmereglering, våra lungor som har en bakgrund som simblåsa hos fiskar, eller våra hörselben som har en bakgrund i fiskarnas gälbågar.

En studie som nyss publicerats i den ansedda tidskriften The American Naturalist har en grupp forskare tittat närmare på det faktum att det har skett fyra oberoende miljöbyten hos ormar till att leva ett helt marint liv. Detta har i sin tur lett till olika gemensamma anpassningar, såsom saltkörtlar för att hantera den höga salthalten, större lungor för att klara dykningen, padelliknande stjärtar och att de inte lägger ägg utan ”föder levande ungar”. (Kan inte någon hitta ett bättre ord, alla nu levande arter föder levande ungar. Vivipari är den vetenskapliga termen, men vem minns den?). Det är värt att notera att dessa ormar lever hela sitt liv i vattnet, och inte bara jagar och simmar som våra svenska ormar.

Ormarna utvecklades runt 100 miljoner år sedan och finns nu i alla miljöer och kontinenter utom Antarktis. Man vet att det är fyra grupper som bara är avlägset släkt med varandra som anammat det marina livet till fullo. Forskarna har utnyttjat det faktum att det nu finns ett bra släktträd för alla ormar. I takt med att dessa träd tagits fram med moderna genetiska metoder, har möjligheten och metoderna att använda dessa träd för att studera olika evolutionära förlopp formligen exploderat. Vad dessa forskare har gjort är att spåra de närmaste släktingarna till de marina ormarna, och vilken miljö de troligen har levt i. dessutom kan man lätt spåra utvecklingen av vivipari, det vill säga när egenskapen att lägga ägg upphör och ungarna kläcks direkt.

Så vad hittade man i denna studie. Jo, först och främst att förfäderna till de marina ormarna inte heller la ägg. Det var alltså en föranpassning, som hos hästarna. Det var inte det som gjorde att de började leva i havet men det underlättade. Det kanske var så att det var äggläggande arter som försökte sig på ett marint liv, men misslyckades, men det kan vi inte veta. Vissa arter lever till stor del i vattnet men går upp på land för att lägga ägg, precis som sköldpaddorna. Att inte lägga ägg ökade sannolikheten för att gå över till ett marint.

Man fann dessutom att förfäderna antagligen var större än de flesta släktingar. En viss storlek krävs för att leva i vattnet eftersom de kyls ner lättare i det kallare vattnet. Stora arter var därför mer sannolika att övergå till vattenlevande. Slutligen levde de antagligen i varmare miljöer än många andra grupper av ormar.

Det här visar att det inte var vilka ormar som helst som blev marina och oberoende av bakgrund utvecklade anpassningar som gjorde att de kan leva i en marin miljö. Tvärtom det var en kombination av ekologisk filtrering och föranpassningar som gjorde det möjligt.

Det här är antagligen mycket vanligt. Evolutionen arbetar med det som finns, och vissa egenskaper ger dess bärare ett försteg gentemot andra när det gäller att exploatera nya miljöer. På det sättet är inte evolutionen slumpmässig så att vilken art som helst kan evolvera till vad som helst. Det finns historiska skäl till att sannolikheten blir skev till fördel för vissa arter och till nackdel för andra arter. Fjädrar är en förutsättning för att påfåglarna kunde utveckla sina långa stjärtfjädrar, men det kunde knappast ha hänt hos en ekorre.

Det här betyder att för att förstå varför vissa egenskaper utvecklas men inte andra måste man ha ett historiskt perspektiv. Evolutionsbiologi handlar väldigt mycket om historia. Marina ormar slutade inte att lägga ägg när den började leva i havet, det hade skett redan långt innan. Det behövs därför ingen speciell förklaring om detta för de marina ormarna, mer än att ägg inte fungerar i havet så att någon utveckling tillbaka till äggläggande inte kommer att ske.

Vi har de senaste åren fått en enorm utveckling och förståelse för hur olika organismer är släkt med varandra via de fylogenetiska (släkt) träd som vi kan konstruera från den massiva mängd DNA-data som nu produceras på löpande band. Detta kan i sin tur leda till ett formulerande av historiskt korrekta hypoteser och förklaringar. Precis som hos de marina ormarna.

Läs vidare (tyvärr bakom betalvägg)

Gearty W., Carrillo, E & Payne JL. 2021. Ecological filtering and exaptation in the evolution of marine snakes. The American Naturist 198: 506-521.

Gould, SJ. & Vrba S. 1982. Exaptation: a missing term in the science of form. Paleobiology 1: 4-15.

 

 

Visningar: 117