为什么动物不断进化成螃蟹?

蟹状的身体在进化上非常有利,以至于它们至少进化了五次

Crab on beach with sand and ocean background

螃蟹有扁平、圆形的身体和折叠在身体下的尾巴。

扁平、圆形的壳。一条折叠在身体下的尾巴。这就是螃蟹的样子,显然也可能是最佳性能的样子——至少根据进化论而言是这样。蟹状的身体构造已经在十足目甲壳动物中至少进化了五次,十足目甲壳动物包括螃蟹、龙虾和小虾。事实上,这种情况发生得如此频繁,以至于有一个专门的名称来称呼它:蟹化现象。

那么,为什么动物不断进化成蟹状形态呢?科学家们不确定,但他们有很多想法。

蟹化现象是被称为趋同进化现象的一个例子,趋同进化是指不同的群体独立地进化出相同的特征。这与蝙蝠和鸟类都进化出翅膀的原因相同。但有趣的是,蟹状的身体构造在非常近缘的动物中多次出现。


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剑桥大学动物学系高级研究员哈维尔·卢克告诉Live Science,这种现象发生在如此精细的尺度上“意味着进化是灵活和动态的”。

甲壳类动物已经多次从拥有圆柱形身体和一条大尾巴(虾或龙虾的特征)转变为更扁平、更圆、更像螃蟹的外观,尾巴也变得不那么突出。结果是,许多看起来像螃蟹的甲壳类动物,比如作为海鲜美味而备受追捧的美味帝王蟹,甚至在技术上都不是“真正的螃蟹”。它们采用了蟹状的身体构造,但实际上属于一个近缘的甲壳类动物群,被称为“伪蟹”。

当一个特征出现在动物身上并在世代相传中保留下来时,这是一个迹象,表明该特征对物种是有利的——这是自然选择的基本原则。具有蟹状形态的动物有许多尺寸,并在从高山到深海的各种栖息地中茁壮成长。哈佛大学生物体和进化生物学研究助理乔安娜·沃尔夫说,它们的多样性使得很难确定其身体构造的单一共同益处。

沃尔夫和同事在2021年发表在BioEssays杂志上的一篇论文中列出了几种可能性。例如,螃蟹内收的尾巴,与龙虾更加突出的尾巴相比,可以减少捕食者可以接触到的脆弱肉量。扁平、圆形的壳可以帮助螃蟹比圆柱形的龙虾身体更有效地横向移动。

沃尔夫说,但还需要更多的研究来检验这些假设。她还在尝试使用遗传数据来更好地了解不同十足目甲壳动物之间的关系,以更准确地确定各种“蟹状”谱系何时进化出来,并区分驱动蟹化现象的因素。

还有另一种可能的解释:“蟹状身体可能不一定有利,也可能是有机体内其他东西的后果,”沃尔夫说。例如,蟹状身体构造的成功可能不是因为壳或尾巴的形状本身,而是因为这种形状为身体其他部位开辟了可能性,与沃尔夫合著2021年论文的卢克说。

例如,龙虾巨大的尾巴可以推动动物在水中前进,并帮助它压碎猎物。但它也可能碍事并限制其他特征,卢克说。螃蟹的身体形状可能会为动物的腿进化出步行以外的专门角色留下更大的灵活性,使螃蟹能够轻松适应新的栖息地。一些螃蟹已经调整了它们的腿,以便在沉积物下挖掘或在水中划水。

卢克说:“我们认为,蟹状身体构造已经独立进化了很多次,因为动物具有多功能性。” “这使它们能够去到其他甲壳类动物无法去的地方。”

蟹状的身体构造也在进化过程中多次丢失——这个过程被称为去蟹化现象。

卢克解释说:“螃蟹是灵活和多才多艺的。” “它们可以来回做很多事情。”

沃尔夫认为螃蟹和其他甲壳类动物就像乐高积木:它们有许多不同的组件,可以更换而不会显着改变其他特征。因此,圆柱形的身体相对容易变平,反之亦然。但无论好坏,人类都不会很快变成螃蟹。“我们的身体不像那样模块化,”沃尔夫说。“[甲壳类动物]已经拥有正确的构建块。”

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