Конвергентная эволюция даёт схожие структуры у неродственных организмов потому, что естественный отбор направляет разные линии на решения одних и тех же функциональных задач. При одинаковых экологических условиях и физических ограничениях наиболее выгодные морфологические и физиологические решения повторяются — независимо от родства. Важные факторы: одинаковые селективные давления, физические/физиологические ограничения и доступность определённых генетических/развёрсточных путей (иногда одних и тех же генов — «параллелизм», иногда разных — истинная конвергенция).
Примеры с объяснением причин сходства:
- Крылья птиц и рукокрылых (летучих мышей) и крылья насекомых
Причина сходства: необходимость создания подъёмной силы для полёта. У птиц и летучих мышей крыло — модифицированная структура передней конечности (гомологично по происхождению между позвоночными), но у насекомых крылья имеют иное происхождение; тем не менее форма и аэродинамика сходны из-за одних и тех же физических требований (подъём, манёвренность, снижение веса).
- «Камера»-глаз у позвоночных и у головоногих (кальмары, осьминоги)
Причина сходства: оптимальное оптическое решение для формирования резкого изображения — линза, роговица, сетчатка. Несмотря на независимость происхождения, обе группы пришли к похожей конструкции под давлением потребности видеть в сложной среде; детали (напр., инвертированность сетчатки у позвоночных) различаются.
- Обтекаемая (фузиформная) форма тела у акул (рыбы), дельфинов (млекопитающие) и ихтиозавров (вымершие рептилии)
Причина сходства: минимизация лобового сопротивления воды для экономичного быстрого плавания; гидродинамические законы ограничивают возможные эффективные формы.
- Суккулентные формы и колючки у кактусов (Новая Америка) и молочаевых-эуфорбий (Африка)
Причина сходства: сухой климат → отбор на запасание воды, сокращение испарения и защита от травоядных; независимо развились толстые стебли, мясистые ткани и иглы/колючки.
- Эхолокация у летучих мышей и кашалотоподобных китов/дельфинов
Причина сходства: ориентирование и поиск пищи в условиях плохой видимости (ночь, мутная вода). Появились схожие механизмы генерации ультразвука и сложная обработка эхосигналов в мозге; у некоторых наборов белков (например, Prestin) обнаружены конвергентные молекулярные изменения.
- Антифризные белки у арктических и антарктических рыб (разные линии)
Причина сходства: необходимость предотвращать кристаллизацию крови в очень холодной воде — независимо эволюционировали белки, мешающие росту льда.
- Параллельный пример: планеры — сумчатый летяга (Австралия) и белка-летяга (млекопитающие евразии/америк)
Причина сходства: добыча/перемещение между деревьями с минимальными затратами энергии → эволюция кожных складок для планирования; разные таксоны, одинаковая функция → сходная морфология.
Коротко: конвергенция — предсказуемый результат того, что в одних и тех же условиях естественный отбор «выбирает» ограниченное число эффективных решений; иногда эти решения реализуются через одни и те же гены (параллелизм), иногда — через разные генетические и развёрсточные пути.