How to become a crab: Phenotypic constraints on a recurring body plan 作者：Joanna M. Wolfe, Javier Luque, Heather D. Bracken-Grissom BioEssays：2021/03/09 A fundamental question in biology is whether phenotypes can be predicted by ecological or genomic rules. At least five cases of convergent evolution of the crab-like body plan (with a wide and flattened shape, and a bent abdomen) are known in decapod crustaceans, and have, for over 140 years, been known as “carcinization.” The repeated loss of this body plan has been identified as “decarcinization.” In reviewing the field, we offer phylogenetic strategies to include poorly known groups, and direct evidence from fossils, that will resolve the history of crab evolution and the degree of phenotypic variation within crabs. Proposed ecological advantages of the crab body are summarized into a hypothesis of phenotypic integration suggesting correlated evolution of the carapace shape and abdomen. Our premise provides fertile ground for future studies of the genomic and developmental basis, and the predictability, of the crab-like body form.
生物學(xué)中的一個(gè)基本問題是表型是否可以通過生態(tài)學(xué)或基因組規(guī)則來預(yù)測(cè),。在十足目甲殼類動(dòng)物中,，至少有五種螃蟹狀身體計(jì)劃（形狀寬而扁平，腹部彎曲）的趨同進(jìn)化,，140多年來一直被稱為“carcinization”,。這種身體計(jì)劃的反復(fù)喪失被確定為“去殼化”。在回顧該領(lǐng)域時(shí),，我們提供了包括鮮為人知的群體的系統(tǒng)發(fā)育策略,，以及來自化石的直接證據(jù)，這將解決螃蟹進(jìn)化的歷史和螃蟹內(nèi)部表型變異的程度,。將所提出的蟹體生態(tài)優(yōu)勢(shì)歸納為表型整合假說,，提示甲殼形狀和腹部的相關(guān)進(jìn)化。我們的前提為未來研究螃蟹體型的基因組和發(fā)育基礎(chǔ)以及可預(yù)測(cè)性提供了肥沃的土壤,。
一個(gè)扁平的圓形外殼,。一條折疊在身體下面的尾巴。這就是螃蟹的樣子,，顯然也是生物體的演化巔峰該有的模樣（至少根據(jù)進(jìn)化論是這樣）,。在甲殼類動(dòng)物（螃蟹、龍蝦和蝦等都屬于此類）中,，類似螃蟹的身體結(jié)構(gòu)至少已經(jīng)演化出了五次,。事實(shí)上，這種情況經(jīng)常發(fā)生,，被人稱之為蟹化（carcinization,，又稱短尾化）。 那么,，為什么動(dòng)物老是演化成像螃蟹一樣的形態(tài),？科學(xué)家們并不確定，但他們有很多想法,。 有一種叫做“趨同進(jìn)化（convergent evolution）”的現(xiàn)象,，即不同的群體獨(dú)立進(jìn)化出了相同的特征。這就是蝙蝠和鳥類都有翅膀的原因,。蟹化也是“趨同進(jìn)化”的一個(gè)生動(dòng)的例子,。但耐人尋味的是,，像螃蟹一樣的體型在親緣關(guān)系非常密切的動(dòng)物中演化出了很多次。 劍橋大學(xué)動(dòng)物學(xué)系高級(jí)研究助理Javier Luque說,，蟹化在如此精細(xì)的尺度上發(fā)生,，這一事實(shí)意味著演化是靈活的，是動(dòng)態(tài)的,。 甲殼類動(dòng)物已經(jīng)經(jīng)歷了多次重復(fù)的形態(tài)演化,，從帶有大尾巴的圓柱形身體（像蝦或龍蝦）變成更扁平、更圓,、更像螃蟹的體型,，尾巴也變得不太突出。這種演化的結(jié)果是,，許多類似螃蟹的甲殼類動(dòng)物,，比如令人垂涎的帝王蟹，在嚴(yán)格意義上甚至不屬于“真正的螃蟹”,。它們有著與螃蟹（Brachyura,，短尾下目）相近的體型，但實(shí)際上屬于另一種稱為“假螃蟹”（Anomura,，異尾下目）的甲殼類動(dòng)物,。 當(dāng)一種特征出現(xiàn)在動(dòng)物身上并代代相傳時(shí)，這表明這種特征對(duì)物種是有利的,，這就是自然選擇的基本原則,。螃蟹形態(tài)的動(dòng)物有多種體型,，在從山區(qū)到深海的各種棲息地都能茁壯成長,。哈佛大學(xué)組織和進(jìn)化生物學(xué)副研究員Joanna Wolfe說，棲息地的多樣性使得動(dòng)物很難為它們的身體演化確定一個(gè)有益方向,。 2021年,，Wolfe及其同事發(fā)表在BioEssays雜志上的一篇論文中提出了一些可能性。例如,，螃蟹收起的尾巴與龍蝦更突出的尾巴相比,，可以減少捕食者容易接觸到的肉的量；相較于龍蝦的圓柱形身型,，螃蟹扁平,、圓形的外殼可以幫助它向側(cè)面爬行。 但Wolfe表示,，還需要更多的研究來檢驗(yàn)這些假設(shè),。她還試圖利用基因圖庫來更好地了解不同的十足目（Decapoda）甲殼類動(dòng)物之間的關(guān)系，以更準(zhǔn)確地確定各種“蟹類”的進(jìn)化時(shí)間,，并找出驅(qū)動(dòng)蟹化的因素,。 Wolfe說：“還有另一種可能的解釋。對(duì)動(dòng)物而言，類似螃蟹的體型本身不一定有利,，而擁有這樣的體型可能是生物體內(nèi)的其他因素作用的結(jié)果,。”例如,，論文的共同作者Luque說,，螃蟹之所以演化出這樣的體型，可能不是因?yàn)樗耐鈿せ蛭舶托螤畋旧?，而是因?yàn)檫@種形狀利于身體其他部位的活動(dòng),。 例如，龍蝦的大尾巴可以推動(dòng)它在水中穿行,，也幫助它碾碎獵物,。但Luque說，尾巴也會(huì)妨礙并限制龍蝦的其他功能,。而螃蟹的體型可能會(huì)給動(dòng)物留下更多的靈活性,，讓它們的腿在行走之外演化出特殊的作用，讓螃蟹能夠輕松適應(yīng)新的棲息地,。一些螃蟹已經(jīng)適應(yīng)了讓它們的腿在沉積物下挖掘,，或者像劃槳一樣在水中前行。 Luque說：“我們認(rèn)為,，像螃蟹一樣的體型已經(jīng)獨(dú)立進(jìn)化了這么多次,，因?yàn)檫@樣的身體擁有更多樣的功能，幫助動(dòng)物到達(dá)其他甲殼類動(dòng)物所不能去的地方,?！?/span> 在演化過程中，像螃蟹一樣的體型也經(jīng)歷過多次“丟失”,，這一過程被稱為“去蟹化（decarcinization）”,。 Luque解釋說：“螃蟹體型是靈活多變的，它們可以來來回回地改變體型,?！?/span> Wolfe認(rèn)為螃蟹和其他甲殼類動(dòng)物就像樂高玩具一樣：它們有許多不同的組件，是可以在不顯著改變其他功能的情況下被換掉的,。因此,，將圓柱體變平是相對(duì)簡單的，反之亦然,。但不管變換的結(jié)果是好是壞,，人類不會(huì)很快變成螃蟹。Wolfe說：“不同于甲殼類動(dòng)物身上具有適宜改變體型的組件,，我們?nèi)祟惖纳眢w是非模塊化的,。” 原文鏈接：
https://www./animals/crustaceans/why-do-animals-keep-evolving-into-crabs
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