地球生命的多样性和复杂性是惊人的:800万或更多的生活物种 - 从藻类到大象 - 一切都从简单,单细胞的演变共同祖先大约35亿年前。但这是否意味着进化总是不可避免地产生更大的多样性和复杂性,具有可预测的方向?

查尔斯达尔文确定了三种成分自然选择所必需的发生。个人必须不同,因此人口有变化。他们还必须能够将这种变化传递给后代。最后,个人必须竞争限制他们可以产生的后代数量的资源。具有允许其获得更多资源的变体的个人可能会像自己那样产生更多的后代。

演变也取决于背景和环境,这是不可预测的方式不断变化的。例如,经常开始生活和发展的鱼类失去眼睛,因为发展它们的成本超过了他们的优势。

因此,自然选择从一代到下一个。它无法提前计划或有目标。此外,并非所有进化变化都是对选择的响应,但可以是中性的或随机的。它甚至没有保证生产更多种类,因为进化可以在单个谱系中发生,这可以随时灭绝。我们如何通过我们看到的令人眼花缭乱的多样性和复杂性来协调如此漫无目的的过程?

生态影响

生态和进化是同一硬币的两面。这环境不仅仅是生物体的身体周围环境,也是它与之相互作用的其他生物物种。

我们可以看到这种环境互动深处的生活历史。数十亿年,生物体被“卡住”作为海洋内的单细胞。几个团体独立发展多细胞(也许25次)。但是,第一只动物,植物和真菌具有复杂的发展,不同的组织和器官只出现在5.4亿年前左右,寒武纪“爆炸”的多样性

这可能被触发增加水平的氧气在海洋中,这是又是结果的光合作用- 植物和其他生物将阳光转化为能量的过程,同时释放氧气 - 在数百万年内以上更简单的生活。

一旦动物达到了更大的尺寸和进化的肠道,硬质零件,钳口,牙齿,眼睛和腿部,复杂的食物网就可以成为可能的捕食者和猎物之间的“臂播种”。具有适应性的团体使他们能够生活在土地上的更多机会。一旦摆脱包,这些创新难以“不善,”促进多样性。

达尔文的唯一图论物种的起源显示通过时间分裂的物种。如果更多种物种源于灭绝,则物种丰富性增加。达尔文想知道生态空间是否可能只是“填补”一天。

从物种起源的图。维基百科,CC by-sa

但据我们所知,物种数量在过去的2.5亿年的大部分时间里都在增加。即使过去的自然大规模灭绝也只是暂时的挫折,从长远来看,可能已经为多样性产生了更多的机会。

变异不是随机的

随着有机体发展更复杂的发展系统,它们可以变得不太能够修改其解剖学的某些方面。这部分是因为基因,组织和器官通常具有几种不同的功能,因此在没有意外地“破坏”某个地方的情况下,可能变得难以改变一个更好的变化。

例如,几乎所有哺乳动物,从长颈鹿到人类,只是七个颈部骨头。每当不同的数字发展或发展时,它们都会带来其他解剖问题。鸟类完全不同,似乎易于发展的新数量的颈部椎骨:仅仅在22到25之间的天鹅在22到25之间。但一般来说,虽然进化产生了新的物种,但这些物种的身体计划的灵活性可能随着复杂性上升而降低。

通常,密切相关的物种最终被选中沿着类似的路径。而且, ”发展偏见“意味着解剖学变异不是随机产生的。

采取哺乳动物。他们来自一个共同的祖先,并采取了非常相似的形式尽管他们在不同的大陆上发展了。这是进化不是完全不可预测的事实的另一个例子;只有这么多的解决方案到相同的身体和生物问题,就像看到,挖掘或飞行一样。

进化的未来

显然,在进化生物学的核心上存在明显的矛盾。一方面,进化机制没有任何特定方向的变化的易感。另一方面,让这些机制进入,超出一些阈值,它们产生的交织生态和发育系统往往会产生越来越多的物种,最大复杂性更大。

所以我们可以预期更加多样化和复杂性吗?我们现在在一个开始第六次灭绝,由人类引起,显示没有停止擦除数百万年的进化的结果。尽管如此,人类本身太多,普遍普遍,适应性,适应在随时灭绝的严重风险。我们更有可能通过其他行星上的工程可居住的生物师进一步扩展我们的分销。

在其他星球上,我们可以有一天找到外星生活。这将遵循与地球上的生活相同的进化轨迹吗?从一个细胞来看,到多细胞的过渡可能是跳跃的容易障碍。虽然它在地球上很晚,但仍然发生了很多次。在地球上只有几组不同组织类型的更复杂的发展,因此可以代表更高的条形。

如果外星生物学使其过剩一些障碍,它的发展确实可能有利于增加多样性和最大复杂性的模式。但也许是人类这样的智能种类,聪明的物种对于他们发展的行星上的许多其他物种都将永远是坏消息。

天文学家弗兰克德雷克提出了一个等式估计我们在银河系中可能期望的智能文明有多少。这包含一个术语,以便在摧毁自己之前可能存在多长时间。德雷克对此悲观:让我们希望他错了。谈话

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图像信用:Laurent Marx.Pixabay.

Matthew Wills教授是一名学生,在布里斯托尔的一名学生和博士后,花了一年的时间与Doug Erwin在史密森尼合作,并在牛津大学博物馆成为助理策展人。他于2000年搬到了巴斯,在那里他现在是进化的巨人中心的一部分。他的兴趣包括宏观调度模式和趋势,特别是群体迅速探索的方式......

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