动物总是演化成螃蟹,人类也会变成螃蟹吗?
图片来源:Pixabay
撰文 | Laurel Hamers
翻译 | Grace
审校 | 栗子
一个扁平的圆形外壳。一条折叠在身体下面的尾巴。这就是螃蟹的样子,显然也是生物体的演化巅峰该有的模样(至少根据进化论是这样)。在甲壳类动物(螃蟹、龙虾和虾等都属于此类)中,类似螃蟹的身体结构至少已经演化出了五次。事实上,这种情况经常发生,被人称之为蟹化(carcinization,又称短尾化)。
那么,为什么动物老是演化成像螃蟹一样的形态?科学家们并不确定,但他们有很多想法。
有一种叫做“趋同进化(convergent evolution)”的现象,即不同的群体独立进化出了相同的特征。这就是蝙蝠和鸟类都有翅膀的原因。蟹化也是“趋同进化”的一个生动的例子。但耐人寻味的是,像螃蟹一样的体型在亲缘关系非常密切的动物中演化出了很多次。
剑桥大学动物学系高级研究助理Javier Luque说,蟹化在如此精细的尺度上发生,这一事实意味着演化是灵活的,是动态的。
甲壳类动物已经经历了多次重复的形态演化,从带有大尾巴的圆柱形身体(像虾或龙虾)变成更扁平、更圆、更像螃蟹的体型,尾巴也变得不太突出。这种演化的结果是,许多类似螃蟹的甲壳类动物,比如令人垂涎的帝王蟹,在严格意义上甚至不属于“真正的螃蟹”。它们有着与螃蟹(Brachyura,短尾下目)相近的体型,但实际上属于另一种称为“假螃蟹”(Anomura,异尾下目)的甲壳类动物。
当一种特征出现在动物身上并代代相传时,这表明这种特征对物种是有利的,这就是自然选择的基本原则。螃蟹形态的动物有多种体型,在从山区到深海的各种栖息地都能茁壮成长。哈佛大学组织和进化生物学副研究员Joanna Wolfe说,栖息地的多样性使得动物很难为它们的身体演化确定一个有益方向。
2021年,Wolfe及其同事发表在BioEssays杂志上的一篇论文中提出了一些可能性。例如,螃蟹收起的尾巴与龙虾更突出的尾巴相比,可以减少捕食者容易接触到的肉的量;相较于龙虾的圆柱形身型,螃蟹扁平、圆形的外壳可以帮助它向侧面爬行。
但Wolfe表示,还需要更多的研究来检验这些假设。她还试图利用基因图库来更好地了解不同的十足目(Decapoda)甲壳类动物之间的关系,以更准确地确定各种“蟹类”的进化时间,并找出驱动蟹化的因素。
Wolfe说:“还有另一种可能的解释。对动物而言,类似螃蟹的体型本身不一定有利,而拥有这样的体型可能是生物体内的其他因素作用的结果。”例如,论文的共同作者Luque说,螃蟹之所以演化出这样的体型,可能不是因为它的外壳或尾巴形状本身,而是因为这种形状利于身体其他部位的活动。
图片来源:via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5
例如,龙虾的大尾巴可以推动它在水中穿行,也帮助它碾碎猎物。但Luque说,尾巴也会妨碍并限制龙虾的其他功能。而螃蟹的体型可能会给动物留下更多的灵活性,让它们的腿在行走之外演化出特殊的作用,让螃蟹能够轻松适应新的栖息地。一些螃蟹已经适应了让它们的腿在沉积物下挖掘,或者像划桨一样在水中前行。
Luque说:“我们认为,像螃蟹一样的体型已经独立进化了这么多次,因为这样的身体拥有更多样的功能,帮助动物到达其他甲壳类动物所不能去的地方。”
在演化过程中,像螃蟹一样的体型也经历过多次“丢失”,这一过程被称为“去蟹化(decarcinization)”。
Luque解释说:“螃蟹体型是灵活多变的,它们可以来来回回地改变体型。”
Wolfe认为螃蟹和其他甲壳类动物就像乐高玩具一样:它们有许多不同的组件,是可以在不显著改变其他功能的情况下被换掉的。因此,将圆柱体变平是相对简单的,反之亦然。但不管变换的结果是好是坏,人类不会很快变成螃蟹。Wolfe说:“不同于甲壳类动物身上具有适宜改变体型的组件,我们人类的身体是非模块化的。”
封面来源:一拳超人
原文链接:
https://www.livescience.com/animals/crustaceans/why-do-animals-keep-evolving-into-crabs
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