科学家发现珊瑚礁中隐藏的螃蟹多样性

印度-西太平洋是地球上最大、生物多样性最强的海洋生态系统，它所支持的许多物种的范围都相当广泛。查尔斯·达尔文在《物种起源》一书中指出，“……许多鱼类从太平洋一直延伸到印度洋，许多贝壳在太平洋东部岛屿和非洲东部海岸很常见，位于几乎完全相反的纬度上。”

乍一看，同样的模式似乎也适用于螃蟹。珊瑚礁上常见的绿蟹（chlorodielline crab）长得如此相似，以至于科学家们很难仅根据外表来区分这一群体中的物种。但近日，由佛罗里达州自然历史博物馆领导的发表在《分子系统发育与进化》（Molecular Phylogenetics and Evolution，2023）上的一项研究指出了印度-西太平洋珊瑚礁中隐藏的螃蟹多样性。该研究揭示了印度-西太平洋统一规则的一个令人惊讶的特例。虽然范围不重叠的绿蟹物种通常几乎相同，但那些占据同一区域的物种有一个独特的特征。

图片说明：在印度-西太平洋的珊瑚礁中，包括澳大利亚的大堡礁，绿蟹（Chlorodielline crab）种类最多，数量最多。图源：《澳大利亚大堡礁》（1893年）（CCO）中的珊瑚插图；螃蟹图片由佛罗里达自然历史博物馆提供。

第一作者、前佛罗里达自然历史博物馆博士后研究员Robert Lasley说：“它们看起来都是一样的，一旦比较它们的生殖肢（gonopod），就会发现它们的结构复杂，非常具有物种特异性。”

生殖肢是一种用于繁殖的特殊附肢，在不同的节肢动物群中进化了多次，包括甲壳类动物、飞蛾和蝴蝶，以及马陆（millipede）。它们被各种各样地用于精子转移和扣合，在螃蟹身上，它们有时会配备精致的褶皱，使它们看起来像铲和鸡冠。

绿蟹在珊瑚三角区尤其多样化，那里的公海被从印度尼西亚延伸到所罗门群岛的广阔群岛所点缀。这些岛屿周围的浅水区支持着世界上大约76%的珊瑚物种和超过四分之一的珊瑚礁鱼类。绿蟹，大多数生长不超过玉米粒，位于这些生态系统中食物链的底部。

在确定为何它们有如此不同的生殖肢前，Lasley首先必须弄清楚绿蟹类物种是如何相互关联的，这是他通过分析从博物馆标本中提取的DNA来完成的。然后，作者团队补充了关于每个物种的范围和它们生殖肢形状的信息。

他们的发现让他们找到了海洋生物学中最令人困惑的谜团之一。自然选择需要一些关键成分来创造新物种，但其中最关键的两个是基因变异和分离。在陆地上，漫游的动物一直处于孤立状态，但在海洋环境中，物种形成过程中的这一步可能更难实现。

包括螃蟹在内的许多海洋无脊椎动物都有幼虫期。在幼虫期，个体以微小浮游生物的形式在世界海洋中漂移。由于它们具有强大的远距离扩散能力，它们如何保持足够长的隔离时间，以便进化产生多样性？

这项研究的结果表明，纯粹的距离和时间也可能成为障碍。许多绿蟹的活动范围遍及整个印度-西太平洋。基因分析显示，这些神秘物种的DNA在数百万年的时间里慢慢积累了差异。

但直到近缘物种在长期分离后团聚，这些基因差异才以一种独特的方式明显表现出来。几乎在所有情况下，范围重叠的近缘物种都有形状独特的生殖肢，但在其他方面看起来完全一样。

Lasley说：“我们可以说，这些螃蟹在不同的地理区域开始发生基因分化，然后生殖肢的分化是物种形成过程中的一个重要部分，物种形成过程发生在事物的末端。”

图片说明：图表摘要。图源：作者供图，Molecular Phylogenetics and Evolution (2023). DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107710）

参考文献：

1. Molecular Phylogenetics and Evolution (2023). DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107710

2. https://phys.org/news/2023-03-scientists-hidden-crab-diversity-coral.html

编译：Daisy

审核：Victoria

编辑：Tommy