Evolutionen, som alltid varit en riktningslös fixare, har spenderat miljontals år med att hjälpa djur att krypa upp ur havet och upp på land. Men som en ny studie från Yale University påminner oss om var resan inte alltid enkelriktad: dussintals stora grupper av däggdjur och reptiler sa till slut "nej men vattnet var ju faktiskt okej" och gick tillbaka, och utvecklade fenor och andra akvatiska anpassningar på vägen. Resultaten publicerades i Current Biology, förmodligen för att Nature redan var fullbokad.

"Dessa sekundärt akvatiska grupper anpassade sig på slående liknande sätt till sitt nya akvatiska hem – de utvecklade fenor och en uppsättning andra egenskaper som gjorde dem till bättre simmare", säger huvudförfattaren Caleb Gordon, som slutförde sin doktorsexamen vid Yales Graduate School of Arts and Sciences (GSAS) tidigare i år och nu är postdoktor vid Florida Museum of Natural History. "Som ett resultat har de blivit läroboksexempel på konvergent evolution, vilket kan berätta mycket för oss om de processer som driver och begränsar adaptiv förändring som svar på liknande miljösignaler." Med andra ord: när miljön räcker dig en nisch, räcker evolutionen dig en fena. Om och om igen.

För att rekonstruera dessa evolutionära U-svängar undersökte forskarna hundratals fossila och moderna exemplar som finns på Yale Peabody Museum och dussintals andra institutioner världen över, och samlade in över 11 000 mätningar, fotografier och CT-skanningar. De kombinerade traditionella paleontologiska tekniker med maskininlärningsmodeller som tar hänsyn till evolutionära relationer, och slängde in en statistisk metod som ursprungligen användes av marinstyrkor under andra världskriget. För inget säger "forntida reptil" riktigt som en militär radarteknik från mitten av seklet.

"Att rekonstruera livet för utdöda livsformer på ett vetenskapligt rigoröst sätt, i motsats till att bara berätta historier, är ett precist och känsligt företag", säger Bhart-Anjan Bhullar, seniorförfattare till studien och docent i jord- och planetvetenskaper vid Yales Faculty of Arts and Sciences (FAS) samt biträdande intendent för vertebratpaleontologi och vertebratzoologi vid Peabody Museum. "Det kräver ett noggrant sammanflätande av data från moderna organismer, där vår förståelse nödvändigtvis är mycket djupare, och kunskap om dessa levande organismers släktskap i förhållande till fossila former." Han tillade att Gordons arbete åstadkommer allt detta och mer, i massiv evolutionär skala – och utan att ta till paleontologins motsvarighet till fan fiction.

I decennier har forskare varit oense om när specifika grupper av förhistoriska djur blev fullt anpassade till livet under vattnet, till stor del eftersom fossilregistret ofta ger ofullständiga eller motstridiga ledtrådar. Vissa skelettdrag kan tyda på en akvatisk livsstil, medan andra antyder att samma djur förblev kapabelt att röra sig och äta på land. Dessa motsägelser har lämnat forskarna fast, som Gordon uttryckte det: "I dessa fall är paleontologer ofta fast, eftersom olika bevislinjer inte stämmer överens om hur det forntida djuret var." Hans lösning? Maskininlärningsmodeller tränade på levande djur, som kan identifiera samband mellan skelettproportioner och kända livsstilar och uppskatta hur utdöda arter använde akvatiska miljöer – till och med förutsäga mjukdelsanpassningar, inklusive simstrukturer som sällan bevaras i fossiler.

Det mest rubrikdragande fyndet gäller Spinosaurus, den gigantiska förhistoriska dinosaurien vars förhållande till vatten har skapat betydande kontroverser – förmodligen för att paleontologer gillar en bra diskussion. Spinosaurus levde för ungefär 113 miljoner till 94 miljoner år sedan i det som nu är norra Afrika. Medan forskare i allmänhet är överens om att den var associerad med akvatiska miljöer, har exakt hur den rörde sig, jagade och tillbringade sin tid varit föremål för debatt. Vissa bevis pekar på ett djur som ofta sänkte sig och jagade byte under vattnet, ungefär som sälar eller pingviner. Andra fynd