螃蟹为何横着走？中国科学报

一项近日发表于eLife的研究汇集了迄今规模最大的螃蟹运动行为数据集。研究人员通过对比多个物种，将这种特殊行走方式追溯至生活在约2亿年前的共同祖先。这为螃蟹如何形成独特的横向行走方式提供了新线索。

螃蟹的横行习性很可能起源于2亿年前。图片来源：Shutterstock

横向行走是短尾下目（真蟹）的标志性特征，它们是十足类甲壳动物中物种数量最多的类群。这种特殊行走方式为螃蟹带来了重要的生存优势。例如，横行让捕食者难以预判其逃跑方向，从而更容易避险逃生。

论文通讯作者、日本长崎大学的Yuuki Kawabata表示：“横向运动很可能对真蟹的生态繁盛起到了关键推动作用。目前，真蟹约有7904个物种，数量远超近亲歪尾下目、螯虾下目等类群。它们遍布全球各类生境，包括陆地、淡水和深海。此外，蟹形体态曾在演化史上多次独立出现，这一现象被称为‘蟹化’。”

大多数真蟹都横向行走，但也有部分类群直行前行，由此引出一系列值得探究的问题：横向行走方式起源于何时，演化史上独立出现过多少次，又发生过多少次反向退化为直行？

为解答上述问题，Kawabata团队研究了50种真蟹的运动模式。研究人员在模拟自然生境的圆形实验池中，用普通摄像机对每个物种连续录制10分钟的行为视频。

随后，团队将观测数据与一份已发表的螃蟹系统发育树相结合。该发育树利用来自344个物种、涵盖大多数主要分支的10个基因，构建了真蟹各类群的演化亲缘关系。由于行为样本物种与发育树物种无法完全一一对应，研究人员将演化树简化为44个属、5个科和1个总科，用亲缘近的类群替代未直接观测的物种，完成演化溯源分析。

在研究的50个物种中，35种以横行为主，15种为直行。团队将行为特征映射到演化树后，规律清晰显现：横向行走方式在演化史上只诞生过一次，起源于真短尾下目基部的直行祖先；此后，这一性状在真蟹演化谱系中基本保持稳定，未再反复变异。

Kawabata解释说：“这种仅单次起源的演化模式与蟹化形成鲜明对比，蟹化在十足类动物中曾多次独立发生。这说明动物体态可以趋同演化多次，但横行这类行为性状的演化却十分罕见。”

研究认为，这种一次性演化出的横向行走方式是真蟹得以繁荣壮大的关键创新。横行可让螃蟹向左右任意方向快速撤离，大幅提升避敌能力。不过，在整个动物界中，横行并不常见，原因可能是这种运动方式会干扰掘穴、交配、觅食等重要生存行为。

作者指出，横向行走方式是真蟹独有的罕见进化创新，自然界仅有少数其他生物也演化出类似方式，例如蟹蛛、叶蝉若虫等。

研究还表明，物种演化成功并非仅由生物自身创新决定，环境因素同样至关重要。研究估算，真蟹横行习性大约起源于2亿年前，即侏罗纪早期，在三叠纪-侏罗纪大灭绝之后不久。这一时期发生了重大地质与环境变迁——盘古超大陆裂解、浅海生境扩张、中生代海洋革命兴起，为物种分化与繁衍创造了全新的生态机遇。

“要厘清演化创新与环境变迁各自的贡献，还需进一步开展性状分化依赖性分析、结合化石校正演化时间轴，并通过功能实验验证横向行走方式带来的适应性优势。”Kawabata补充说。