Научное сообщество получило новые данные, проливающие свет на эволюцию одного из самых узнаваемых способов передвижения в животном мире. Исследователи, опубликовавшие свою работу в виде проверенного препринта в журнале eLife, проанализировали крупнейший на сегодняшний день массив данных, касающийся локомоции крабов. Сопоставив особенности передвижения множества видов, учёные пришли к выводу, что столь необычная манера ходить боком восходит к единому предку, обитавшему на Земле приблизительно 200 миллионов лет назад. Редакторы eLife охарактеризовали полученные результаты как ценные и подкреплённые убедительными доказательствами, что придаёт им особую значимость для специалистов, изучающих биомеханику движений животных.
Ходьба вбок является отличительной чертой так называемых «настоящих крабов» (Brachyura), представляющих собой наиболее обширную группу среди десятиногих ракообразных. Этот необычный способ локомоции, по всей видимости, даёт обладателям ряд существенных преимуществ. В частности, он может помогать крабам ускользать от хищников, делая траекторию их движения трудно предсказуемой. «Боковое передвижение, возможно, вносит вклад в экологический успех настоящих крабов», — отмечает старший автор-корреспондент Юки Кавабата, доцент Высшей школы интегрированной науки и технологий Университета Нагасаки (Япония). По его словам, в мире насчитывается около 7904 видов настоящих крабов, что значительно превышает численность их сестринской группы Anomura или родственной им группы Astacidea. Эти существа колонизировали самые разнообразные среды обитания по всему земному шару, включая наземные, пресноводные и глубоководные экосистемы. Примечательно, что их крабоподобная форма тела в ходе эволюции неоднократно изменялась в рамках явления, известного как карцинизация.
Отслеживание перемещения крабов между календарями
Несмотря на обилие информации о настоящих крабах, данные об их двигательном поведении, как подчёркивает Кавабата, остаются скудными. Хотя большинство видов этих ракообразных передвигаются боком, существуют отдельные группы, предпочитающие ходить вперёд, что порождает ряд интригующих вопросов. Когда именно возникло боковое передвижение? Сколько раз на протяжении эволюционной истории оно развивалось и сколько раз происходило возвращение к более привычным способам ходьбы? Чтобы ответить на эти вопросы, Кавабата и его коллеги провели исследование, в ходе которого изучили особенности передвижения 50 видов настоящих крабов. Каждый вид в течение 10 минут записывался на видеокамеры, установленные внутри круглой пластиковой арены, размещённой в естественной среде обитания животных. В силу практических ограничений учёные наблюдали за каждым представителем вида по отдельности.
дному.
Затем власти провели эти наблюдения на основе ранее опубликованных данных филогении крабов, которые позволили нам использовать карту эволюционной строгости Брачюры с использованием 10 генов из 344 рас основных основных линий. Поскольку данные о поведении не всегда идеально определяли вид этой филогении, исследователи упростили эволюционное древо до 44 родов, а также пяти родов и одного надсемейства. Это близкородственные группы замененных видов, которые не были включены напрямую.
Единый эволюционный этап
Из 50 изученных видов 35 просто двигались вбок, а 15 — вперед. Когда исследователи отнесли это поведение к эволюционному древу, появилась четкая закономерность. Ходьба боком, по-видимому, была рассчитана только один раз и произошло от предка, идущего вперед, в подножии Евбрахюры, группы, в которую входят более продвинутые крабы. После этого признак у настоящих крабов практически не изменился.
«Это явление резко контрастирует с карцинизацией, постоянно передаваемой у десяти многих видов», — сказал он. Кавабата слова. «Это приводит к тому, что, хотя форма тела может совпадать несколько раз, поведенческие изменения, как такие ходьба боком, могут быть редкими».
Ключевая инновация для выживания
Исследователи предполагают, что этот одноразовый переход к движению, возможно, сыграл решающую роль в успехе настоящих крабов. Перемещение вбок Позволяет крабам быстро перемещаться в любом направлении, что способствует отклонению от хищников. В то же время этот тип передвижения редко встречается в животном мире, возможно, потому, что он может возбудить другие основания, такие как рытье нор, спаривание и кормление.
По мнению авторов, ходьба боком может возглавить редкую эволюционную инновацию, наблюдающую главным образом за настоящими крабами и, возможно, за некоторыми другими группами, такими как пауки-крабы и нимфы цикадки.
Эволюция и экологические возможности
Исследование также показывает, что эволюционный успех обусловлен не только биологическими инновациями. Факторы окружающей среды также могут сыграть решающую роль. По мере необходимости, боковой поход к настоящим крабам умер около 200 миллионов лет назад (самый ранний юрский период, сразу после триасово-юрского вымирания). В этот период происходят серьезные изменения окружающей среды, такие как распад Пангеи, расширение мелководных морских местообитаний и ранняя мезозойская морская революция, которые, вероятно, открывают новые возможности для разнообразия видов.
«Чтобы распутать относительную роль инноваций и изменений окружающей среды, нам нужен дальнейший анализ диверсификации, основанный на характеристиках, временных рамках с учетом ресурсов и тестов производительности, которые связывают боковое движение крабов с адаптивными преимуществами», — сказал он. Кавабата добавлена.
Расширение нашего понимания движения животных
«Эти текущие результаты показывают, что боковое передвижение у настоящих крабов — редкая, но инновационная черта, которая, возможно, способствовала их экологическому успеху», — сказал он. Кавабата отключается. «Такие инновации могут открыть новые адаптивные возможности, но при этом ограниченными филогенетической страной и экологическим контекстом. Благодаря соблюдению принципов поведения и филогенетических основ эта работа расширяет наше понимание того, что способы передвижения животных диверсифицируются и сохраняются на протяжении всего эволюционного времени».
Юки Кавабата провел это исследование вместе с соавторами Джунья Танигучи, Цубаса Иноуэ и Кано Кохара из лаборатории Кавабата. В число дополнительных авторов входят Юнг-Фу Хуанг, Национальный Гаосюнский университет науки и технологий, Тайвань; Ацуши Хираи, Аквариум ракообразных Сусами, Вакаяма, Япония; Нобуаки Мизумото, Обернский университет, Алабама, США; и Фумио Такэсита, Музей естественной истории Китая и amp; История человечества, Япония.