一项作为《eLife》经评审预印本发布的新研究，汇集了迄今为止关于螃蟹移动方式的最大数据集。通过比较许多物种，研究人员将这种不寻常的行走方式追溯到了大约2亿年前生活的一位共同祖先。《eLife》的编辑将这些发现描述为有价值的，并有很大程度上令人信服的证据支持，对研究动物移动方式的科学家具有广泛的相关性。
横向移动为何重要
横行是“真蟹”（短尾下目）的标志，这是蟹类十足类中最大的群体。这种不寻常的移动方式可能提供重要的优势。例如，它可以通过使螃蟹的方向更难预测来帮助它们逃避捕食者。
“横行可能对真蟹的生态成功做出了重大贡献，”资深通讯作者、日本长崎大学综合科学技术研究生院副教授Yuuki Kawabata说道，“真蟹大约有7904种，远超其姊妹群异尾下目或其最近亲缘鳌虾下目；它们已在世界各地定居于多样化的栖息地，包括陆地、淡水和深海环境；而且它们的蟹状体型随时间推移反复演化，这种现象被称为蟹化。
“尽管关于真蟹的信息丰富，但有关其运动行为的数据却很稀少。虽然大多数真蟹物种使用横行，但也有一些群体向前行走，这提出了一些有趣的问题。它们的横行起源于何时，多年来演化了多少次，又逆转了多少次？”
跨物种追踪螃蟹移动
为了调查这些问题，Kawabata及其同事研究了50种真蟹的移动方式。每个物种都在一个旨在模仿其自然栖息地的圆形塑料竞技场内，使用标准摄像机记录了10分钟。由于实际限制，研究人员对每个物种观察了一个个体。
然后，团队将这些观察结果与一项先前发表的螃蟹系统发育数据相结合，该研究利用涵盖大多数主要支系的344个物种的10个基因，绘制了短尾下目的演化关系。由于行为数据并不总是与该系统发育中的物种完美匹配，研究人员将演化树简化为44个属，以及5个科和1个总科。这使得亲缘关系密切的群体可以代表未被直接纳入的物种。
一次单一的演化转变
在研究的50个物种中，35个主要横向移动，而15个向前移动。当研究人员将这些行为映射到演化树上时，出现了一个JianCe的模式。横行似乎只演化了一次，起源于真短尾下目基部的一位向前行走的祖先，该群体包含更高级的螃蟹。在那之后，该性状在真蟹中基本保持不变。
“这一单一事件与蟹化形成鲜明对比，后者在十足类物种中反复发生，”Kawabata解释道，“这凸显了虽然体型可能多次趋同，但像横行这样的行为变化可能非常罕见。”
生存的关键创新
研究人员提出，这种向横向移动的一次性转变可能在真蟹的成功中发挥了主要作用。横向移动使螃蟹能够快速向任一方向行进，从而更容易躲避捕食者。与此同时，这种移动方式在动物界并不常见，可能是因为它会干扰其他重要活动，如挖掘、交配和进食。
根据作者的说法，横行可能代表了一种主要见于真蟹的罕见演化创新，也可能见于少数其他群体，如蟹蛛和叶蝉若虫。
演化与环境机遇
研究还指出，演化成功不仅仅由生物创新驱动。环境因素也可能发挥主要作用。研究人员估计，真蟹的横行起源于大约2亿年前（早侏罗世，紧随三叠纪-侏罗纪灭绝事件之后）。这一时期包括重大的环境变化，如盘古大陆的分裂、浅海栖息地的扩张以及中生代早期海洋革命，所有这些都可能为物种多样化创造了新机遇。
“为了理清创新与环境变化的相对作用，我们需要进一步分析性状依赖的多样化、结合化石的时间线以及将真蟹横向移动与适应性优势联系起来的性能测试，”Kawabata补充道。
拓展我们对动物移动的理解
“目前的结果凸显了真蟹的横行是一种罕见但创新的性状，可能促成了其生态成功，”Kawabata总结道，“此类创新可以开启新的适应性机遇，但同时也受到系统发育历史和生态背景的限制。通过直接的行为观察和系统发育框架，这项工作拓展了我们对动物移动模式如何在演化时间中多样化和持续存在的理解。”
Yuuki Kawabata与Kawabata实验室的共同第一作者Junya Taniguchi、Tsubasa Inoue和Kano Kohara共同开展了这项研究。其他贡献者包括台湾国立高雄科技大学的Jung-Fu Huang；日本和歌山县须佐美甲壳类水族馆的Atsushi Hirai；美国阿拉巴马州奥本大学的Nobuaki Mizumoto；以及日本北九州市自然史与人类史博物馆的Fumio Takeshita。