螃蟹在进化过程中不止一次离开海洋,而是多次
大多数陆生植物和动物在遥远的过去只离开海洋一次前往陆地
螃蟹,比如这种来自库克群岛的螃蟹,已经占据了地球上几乎所有类型的栖息地,从深海热液喷口到潮湿的山腰丛林,随处可见。
维森特·福雷斯摄影/时刻/盖蒂图片社
大多数陆地植物和动物在进化史上都只离开海洋一次,到岸上生活。但一项研究发现,螃蟹似乎已经逃离海洋十几次了,至少有两组后来又恢复了海洋生活方式。
该研究于 11 月 6 日发表在系统生物学,揭示了短尾亚纲的进化史其中包括大约 7,600 种“真正的螃蟹”,并包括迄今为止为该群体创建的最全面的进化树。研究人员表示,这项研究为其他早期无脊椎动物如何进化出陆地生活方式提供了线索。
西雅图大学无脊椎动物学家克里斯汀·赫尔格伦 (Kristin Hultgren) 表示,与鸟类和哺乳动物等研究较为深入的动物不同,螃蟹一直缺乏统一的生命树。“虽然作者已经开发出一个有用的框架来理解向陆地生命过渡的复杂性,但最重要的贡献之一是广泛、年代久远的进化树。”
螃蟹是一个极其多样化的群体,几乎占据了地球上所有类型的栖息地。哈佛大学进化生物学家乔安娜·沃尔夫说,研究螃蟹在进化过程中何时从一个栖息地转移到另一个栖息地一直是一个挑战,因为像其他一些无脊椎动物一样,螃蟹没有早期脊椎动物那样广泛的化石踪迹。
沃尔夫说,过去的研究也经常将海洋、淡水和陆地螃蟹视为独立的亚群,但它们更像是一个连续体。“它们并不截然不同,实际上有很多共同之处,将它们放在一起研究有助于追溯它们的进化。”
沃尔夫和她的同事收集了 333 种短尾蟹的基因数据。这些甲壳类动物在进化上与另一组甲壳类动物截然不同,尽管它们关系密切。独立进化的蟹状身体并且经常被错误地称为螃蟹,包括寄居蟹和帝王蟹等动物。
随后,研究小组将这些基因数据与数十个化石结合起来,生成了一棵螃蟹进化树,逐层详细描述了每个物种的生活史和陆地生活适应能力,从而重建了螃蟹在较干燥的地面上定居的可能时间表。
研究人员发现,大约 2.3 亿年前,即三叠纪时期,真正的螃蟹与其他甲壳类谱系分道扬镳,这进一步完善了之前的估计。在接下来的一亿年左右,短尾类在之前被称为“白垩纪螃蟹革命”的时期内广泛多样化。
研究还显示,在进化过程中,螃蟹似乎已经适应了多达 17 次陆地生活方式,要么从海洋迁移到潮间带或红树林等类似的咸水栖息地,要么在迁移到陆地的途中在淡水河口和河流中定居。至少有两次,螃蟹在离开海洋很久之后又恢复了海洋生活方式。
英国约克大学进化古生物学家凯蒂·戴维斯 (Katie Davis) 表示,螃蟹独立离开海洋的次数“令人震惊”,但她并未参与这项研究。“分子生物学、化石和现代数值技术能够结合起来,为以前无法解答的问题提供见解,这真是太棒了。”
沃尔夫说,这项研究还暗示了其他早期进入陆地的节肢动物可能是什么样的。过去的研究表明螃蟹和昆虫有着共同的水生祖先,尽管这一点并不为人所知通过观察成功离开海洋的螃蟹种类,我们有可能猜测早期昆虫需要哪些适应性才能做到同样的事情。例如,如今生活在水外的现代螃蟹擅长防止身体干燥,并且限制了它们对水的依赖。
“如果你是第一个从海洋中出来的原始昆虫......你可能需要那种适应能力,”沃尔夫说。