為什麼動物不斷進化成螃蟹?

蟹狀的身體在進化上非常有利,以至於它們至少進化了五次

Crab on beach with sand and ocean background

螃蟹有扁平、圓形的身體和摺疊在身體下的尾巴。

扁平、圓形的殼。一條摺疊在身體下的尾巴。這就是螃蟹的樣子,顯然也可能是最佳效能的樣子——至少根據進化論而言是這樣。蟹狀的身體構造已經在十足目甲殼動物中至少進化了五次,十足目甲殼動物包括螃蟹、龍蝦和小蝦。事實上,這種情況發生得如此頻繁,以至於有一個專門的名稱來稱呼它:蟹化現象。

那麼,為什麼動物不斷進化成蟹狀形態呢?科學家們不確定,但他們有很多想法。

蟹化現象是被稱為趨同進化現象的一個例子,趨同進化是指不同的群體獨立地進化出相同的特徵。這與蝙蝠和鳥類都進化出翅膀的原因相同。但有趣的是,蟹狀的身體構造在非常近緣的動物中多次出現。


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劍橋大學動物學系高階研究員哈維爾·盧克告訴Live Science,這種現象發生在如此精細的尺度上“意味著進化是靈活和動態的”。

甲殼類動物已經多次從擁有圓柱形身體和一條大尾巴(蝦或龍蝦的特徵)轉變為更扁平、更圓、更像螃蟹的外觀,尾巴也變得不那麼突出。結果是,許多看起來像螃蟹的甲殼類動物,比如作為海鮮美味而備受追捧的美味帝王蟹,甚至在技術上都不是“真正的螃蟹”。它們採用了蟹狀的身體構造,但實際上屬於一個近緣的甲殼類動物群,被稱為“偽蟹”。

當一個特徵出現在動物身上並在世代相傳中保留下來時,這是一個跡象,表明該特徵對物種是有利的——這是自然選擇的基本原則。具有蟹狀形態的動物有許多尺寸,並在從高山到深海的各種棲息地中茁壯成長。哈佛大學生物體和進化生物學研究助理喬安娜·沃爾夫說,它們的多樣性使得很難確定其身體構造的單一共同益處。

沃爾夫和同事在2021年發表在BioEssays雜誌上的一篇論文中列出了幾種可能性。例如,螃蟹內收的尾巴,與龍蝦更加突出的尾巴相比,可以減少捕食者可以接觸到的脆弱肉量。扁平、圓形的殼可以幫助螃蟹比圓柱形的龍蝦身體更有效地橫向移動。

沃爾夫說,但還需要更多的研究來檢驗這些假設。她還在嘗試使用遺傳資料來更好地瞭解不同十足目甲殼動物之間的關係,以更準確地確定各種“蟹狀”譜系何時進化出來,並區分驅動蟹化現象的因素。

還有另一種可能的解釋:“蟹狀身體可能不一定有利,也可能是有機體內其他東西的後果,”沃爾夫說。例如,蟹狀身體構造的成功可能不是因為殼或尾巴的形狀本身,而是因為這種形狀為身體其他部位開闢了可能性,與沃爾夫合著2021年論文的盧克說。

例如,龍蝦巨大的尾巴可以推動動物在水中前進,並幫助它壓碎獵物。但它也可能礙事並限制其他特徵,盧克說。螃蟹的身體形狀可能會為動物的腿進化出步行以外的專門角色留下更大的靈活性,使螃蟹能夠輕鬆適應新的棲息地。一些螃蟹已經調整了它們的腿,以便在沉積物下挖掘或在水中划水。

盧克說:“我們認為,蟹狀身體構造已經獨立進化了很多次,因為動物具有多功能性。” “這使它們能夠去到其他甲殼類動物無法去的地方。”

蟹狀的身體構造也在進化過程中多次丟失——這個過程被稱為去蟹化現象。

盧克解釋說:“螃蟹是靈活和多才多藝的。” “它們可以來回做很多事情。”

沃爾夫認為螃蟹和其他甲殼類動物就像樂高積木:它們有許多不同的元件,可以更換而不會顯著改變其他特徵。因此,圓柱形的身體相對容易變平,反之亦然。但無論好壞,人類都不會很快變成螃蟹。“我們的身體不像那樣模組化,”沃爾夫說。“[甲殼類動物]已經擁有正確的構建塊。”

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