核心要点
- 螃蟹的横向行走似乎只进化过一次，发生在一个包含近7500个已描述物种的群体的共同祖先身上。
- 研究人员拍摄了50种活体螃蟹的运动方式，发现几乎没有中间地带：螃蟹要么是坚定的横向行走者，要么是坚定的向前行走者。
- 向两个不可预测方向快速移动的能力，可能赋予了早期真蟹相对于捕食者的重大生存优势，推动了它们在全球的扩散。
- 一些螃蟹谱系在进化出其他躲避捕食者的方式后（如伪装或生活在贝壳内），后来放弃了横向行走。
一只螃蟹在沙滩上横着快速爬行，是动物王国中最具辨识度的运动方式之一。这种侧面移动如此具有标志性，以至于“crabwalk”（蟹行）已成为日常语言的一部分。但科学家们长期争论一个看似简单的问题：螃蟹是只进化出了这一种技巧一次，还是不同的群体独立地演化出了它？一项新的研究给出了答案：横向行走似乎只进化了一次，这一单一的行为转变可能帮助推动了螃蟹物种在地球上的爆发式增长。
这项发表在《eLife》期刊上的研究，拍摄了50种活体螃蟹的运动方式，并将它们的行走风格映射到跨越数亿年的家族树上。横向移动似乎起源于一个庞大群体——真蟹（true crabs）的共同祖先。根据先前发表的分化时间估计，这一转变可能发生在大约2亿年前，侏罗纪初期附近。研究人员认为，这可能帮助螃蟹扩展到极其广泛的栖息地，从深海海底到热带森林，并促成了真蟹发展出今天存活的约7900个物种。
一些谱系后来重新回到了向前行走的方式，且多次独立发生。这些逆转往往发生在那些已经找到其他躲避捕食者方法的物种身上，比如藏在蛤蜊壳内或用海藻进行伪装。一旦螃蟹不再需要通过横向快速移动来获得逃生优势，有些就放弃了这种方式。
研究人员如何研究螃蟹横向行走
日本长崎大学的科学家们设置了圆形场地——直径大约在2.5到4.5英尺之间的大型塑料池，池中布置了每个物种自然生活的环境。每只螃蟹都有时间适应环境，然后被释放到中心位置，并拍摄10分钟。研究人员逐帧追踪每只螃蟹甲壳上的两个标志点，以确定该动物相对于其身体指向方向的移动方向。
每一次移动都被归类为向前、横向或向后，向后移动非常罕见，因此被排除在外。一个名为前向-侧向指数的评分系统产生一个数值：+1表示纯向前行走的螃蟹，-1表示纯横向行走的螃蟹。在研究的50个物种中，有35种是横向移动者，15种是向前移动者，两组之间几乎没有重叠。螃蟹似乎完全致力于一个方向或另一个方向。
横向行走在家族树上只进化了一次
然后，研究人员将行走风格映射到基于覆盖344个物种的遗传数据构建的螃蟹进化树上。统计模型指出，横向行走单一起源于一个群体的基部，该群体包含了绝大多数现存的真蟹。较早分支的谱系保留了它们祖先的向前行走习惯，并且所有真蟹的共同祖先向前行走的概率估计为91%。
模型估计，从横向重新回到向前行走的独立逆转次数约为10次，而从前向侧向的转变发生了大约4次，其中大部分代表了最初的获得。一个值得注意的例子是：雪蟹很可能在其近亲（蜘蛛蟹科）已经转向向前移动之后，又经历了二次逆转回到了横向行走。
为什么横向行走给了螃蟹生存优势
横向行走的螃蟹可以以大致相同的速度向左或向右冲刺，这使得它们的逃生路线对捕食者来说不可预测。用类似螃蟹的机器人进行的实验也支持了这一点：对于螃蟹这样的身体结构来说，横向移动比向前行走更快、更高效。
这种逃生优势可能有助于解释横向行走螃蟹与其近亲之间的物种多样性差距。真蟹分支中的焦点群体（横向移动占主导）包含了大约7468个已描述的物种，而与其最近的姐妹群只有约110个物种，再下一个最近的亲属只有约46个物种。
如果外部分化时间估计成立，横向行走的起源与侏罗纪早期相吻合，正好是在三叠纪末期大灭绝之后。那次灭绝事件会打开生态空间：浅海栖息地正在扩张，竞争减少。一种能够通过向多个不可预测方向快速移动来逃避捕食者的螃蟹，将拥有严重的优势。研究人员提醒说，将这种行为转变的作用与后灭绝机会等外部因素分开，需要进一步研究。
那些放弃横向行走的螃蟹
根据作者的说法，维持横向行走的身体构造可能伴随着权衡，包括神经连接和关节灵活性的改变，这些会限制挖洞和交配等行为。当逃避捕食者的压力通过其他策略被解除后，向前行走又悄悄回来了。
许多动物在外观上趋同于螃蟹，这种现象被称为“蟹化”，但该研究的行为数据表明，它们不一定移动得像螃蟹。瓷蟹大多向后移动。帝王蟹和椰子蟹向前行走。在整个动物进化的历程中，垂直于头部指向的方向移动似乎基本上是一次性的发明，并且只有在真蟹中，这种移动方式才持续了足够长的时间，从而重塑了整个群体在自然界中的地位。
本文译自：studyfinds（编译 / 整理：olaola）