玛莎琼斯： 就像在那些电影里：如果你踩着一只蝴蝶，你就改变了人类的未来。
医生： 然后不要踩任何蝴蝶。 蝴蝶曾经对你做过什么？
科幻小说作家似乎无法就时间旅行的规则达成一致。 有时候，正如Who医生（上图）一样，角色可以及时出行并影响小事件，而不会改变历史的宏伟历程。 在其他故事中，例如“回到未来”，即使是旅行者过去的行为中最微小的一次，也会产生令人难以置信的改变未来的重大涟漪。
进化生物学家一直在进行类似的关于进化如何工作数十年的辩论。 在1989（回到未来II的一年），美国古生物学家古尔德出版了他永恒的书美好的生活，而得名 经典电影 这也涉及各种时间旅行。 其中，他提出了一个思想实验：如果你可以重放生命的磁带，重新演绎历史并再次运行，会发生什么？ 你还会看到与之前演出的所有演化事件相同的电影吗？ 或者它会更像重启，物种以不同的方式演化？
古尔德的答案是后者。 他认为，不可预知的事件在自然历史中扮演着重要角色。 如果你要及时回到第一只蝴蝶（让人想起1952短篇小说） 雷霆的声音 由雷布拉德伯里），然后蝴蝶不会再发展。
据推测，这是因为我们在自然界看到的变异 - 生命形式可能具有的许多不同的物理特征和行为形式 - 是由随机遗传事件引起的，如基因突变 和重组。 自然选择可以过滤这种变异，保存和传播赋予生物体最佳繁殖优势的特征。 在古尔德看来，因为导致第一只蝴蝶的一系列突变是随机的，所以它们不可能再次发生。
收敛演化
但不是每个人都同意这张照片。 一些科学家 捍卫“趋同进化”的思想。 这是当彼此不相关的有机体独立演化出类似的特征以响应它们的环境时。 例如，蝙蝠和鲸鱼是非常不同的动物，但都通过聆听周围声音的回声来发展“看见”的能力（回声定位）。 大熊猫和人类都有进化 对生拇指。 动力飞行已经发展 至少四次，鸟类，蝙蝠，翼龙，昆虫如蝴蝶。 眼睛已经独立演变 至少50次 在动物史上。
即使情报已经多次演变。 着名的古生物学家Simon Conway-Morris曾经被问到恐龙是否会变得聪明，如果他们还在这里。 他的回答 那是“实验已经完成了，我们称之为乌鸦”，指的是鸟类，包括鸟类在内的事实 非常聪明的乌鸦种类，演变而来 来自一群恐龙.
收敛演化表明，有一些物种可以适应环境的最佳方式，这意味着（如果你有足够的信息），你可以预测一个物种可能会长期演化。 如果你要踏上第一只蝴蝶，另一只蝴蝶般的昆虫最终会发展，因为其他突变最终会产生相同的特征，这些特征将会被自然选择所青睐。
A 最近的一项研究 在“当代生物学”期刊中，似乎倾向于规模趋向于趋同进化。 本研究调查了蜘蛛在夏威夷群岛的进化过程，并为独立演化出相同特征的不同孤立动物组提供证据。
岛屿通常被称为自然实验室，因为它们是有效的封闭环境。 每当一个物种殖民一个新的岛屿，就会发生一个新的适应性独立实验。 一个标志性的例子是适应加拉帕戈斯岛每个岛上各种食物来源的雀科，这一事实帮助查尔斯达尔文发展了他的自然选择理论。 这些人中的一些人甚至陷入了变新的行为中 雀科的物种.
夏威夷群岛上的大多数蜘蛛蜘蛛都有金色，黑色或白色的身体色彩作为伪装来躲避捕食者，如鸟类。 科学家们利用各种蜘蛛物种的DNA重建他们进化过程的历史。 他们表明，黑蜘蛛和白蜘蛛多次从祖先的金蜘蛛发展而来，在黑蜘蛛的情况下是六次，而在白色的蜘蛛的情况下是两倍。
机遇还是必要？
这项研究是发生在同一地理区域的趋同演化的一个显着例子。 这让人联想到关于经典的研究 Anolis蜥蜴 由进化生态学家Jonathan Losos发现，在不同的加勒比海岛屿上的蜥蜴已经独立演变了 相同的适应多次。 所有这些表明，生活在特定环境中的生命形式在足够长的时间内可能会发展某些特征。
但是趋同进化的证据并不排除机会的作用。 毫无疑问，他们创造的突变和生物变异是随机的。 有机体是多种性状的镶嵌体，每种都具有不同的进化历史。 这意味着无论在蝴蝶的地方进化出来的东西看起来都不会完全一样。
证据既不是结论性的，也可能是机会和必然性在进化中起作用。 如果我们再次运行生命的磁带，我想我们最终会得到我们今天所拥有的相同类型的生物体。 可能会有初级生产者从土壤中提取营养物质，从太阳能中提取能量，以及其他生物体移动并吃掉主要生产者。 其中许多会有眼睛，有些会飞，有些会很聪明。 但它们可能与我们今天所知的植物和动物看起来有很大不同。 甚至可能没有任何智能的双腿哺乳动物。
所以如果你发现自己及时回来，不要踩着任何蝴蝶。
所以如果你发现自己及时回来，不要踩着任何蝴蝶。关于作者
Jordi Paps，生物科学学院讲师， 埃塞克斯大学
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