为什么动物老是演化成像螃蟹一样的形态？

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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。

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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