Запутанная история развития жизни на нашей планете породила бесчисленное количество странных и чудесных существ, но ни одно из них не волнует биологов-эволюционистов - или разделяет систематиков - так, как крабы.
Когда исследователи попытались примирить эволюционную историю крабов во всей их шумной славе только в начале этого года, они пришли к выводу, что определяющие черты крабовости эволюционировали по крайней мере пять раз за последние 250 миллионов лет.
Более того, крабовость пропадала, возможно, семь или более раз.
Эта повторяющаяся эволюция крабоподобного строения тела происходила так часто, что получила свое собственное название: канцеризация. (И да, если вы теряете крабовость в отношении эволюции, это называется декарцинизацией).
Крабы-лягушки (Raninidae) - один из необычных примеров. Особенности строения тела краба также были утеряны по пути к почти безногим пуэрториканским песчаным крабам (Emerita portoricensis) и различным крабам-отшельникам - но затем камчатские крабы вновь обрели крабовидные черты в последнюю минуту эволюции.
Пуэрто-риканский песчаный краб Emerita portoricensis. Фото: Michelle Barros Sarmento Gama/iNaturalist/CC BY-NC 4.0.
Почему эволюция продолжает создавать крабоподобное строение тела, остается загадкой, хотя эволюция должно быть, что-то делает правильно, создавая форму крабовидных существ снова и снова во времени.
Существуют тысячи видов крабов, которые процветают почти в каждой среде обитания на Земле, от коралловых рифов и абиссальных равнин до ручьев, пещер и лесов.
Крабы также могут похвастаться впечатляющими размерами. Самый маленький, гороховый краб (Pinnothera faba), имеет размеры всего миллиметры, а самый большой, японский краб-паук (Macrocheira kaempferi), простирается почти на 4 метра от клешни до клешни.
Благодаря своему видовому богатству, экстравагантному разнообразию форм тела и богатой палеонтологической летописи крабы являются идеальной группой для изучения тенденций изменения биоразнообразия во времени. Но найти какой-то порядок в хаосе крабов - постоянная задача.
И вообще, что такое краб?
Это становится еще более странным, потому что не каждый краб, так сказать, краб. Есть «настоящие» крабы, такие как грязевые крабы и крабы-плавунцы. Но у нас также есть так называемые ложные крабы, такие как раки-отшельники с их спиралевидным брюшком или покрытые шипами крабоиды.
Наиболее заметная разница между настоящими и ложными крабами заключается в том, сколько у них ходильных ног: у настоящих крабов четыре пары долговязых ног, тогда как у ложных крабов их всего три, а сзади еще одна пара слаборазвитых и крошечных.
Как настоящие, так и ложные крабы развили свой широкую, плоскую, твердую верхнюю часть панциря и короткое брюшко независимо друг от друга, от общего предка, у которого не было ни одной из этих черт, предполагает анализ, опубликованный в марте 2021 года, проведенный биологом-эволюционистом Джоанной Вулф из Гарвардского университета.
Но это был не простой путь после разделения настоящих и ложных крабов. Эволюция создавала и переделывала крабов за последние 250 миллионов лет: один или два раза настоящих крабов и по крайней мере трижды во время эволюции ложных крабов, считают Вулф и ее коллеги.
Крабы уже давно ставят в тупик систематиков, которые неизменно ошибочно классифицируют виды как настоящих или ложных крабов из-за их поразительного сходства.
Помимо выяснения того, какое место на древе жизни занимает вид, точное понимание того, сколько раз эволюция создавала крабоподобную форму тела и почему, могло бы раскрыть кое-что о том, что движет конвергентной эволюцией.
«У этой крабоподобной формы должно быть какое-то эволюционное преимущество», - рассказала эксперт по крабам и соавтор исследования Джоанны Вулф, Хизер Брэкен-Гриссом изданию Popular Science в 2020 году, когда карцинизация привела в движение Интернет.
Как и в случае со многими другими субъектами, у биологов-эволюционистов много идей, но нет четких ответов на вопрос о канцеризации. Из-за узкой направленности прошлых исследований избранных видов крабов, «необъяснимая история эволюции строения тела крабов должна быть согласована», - пишет команда нового исследования.
Для начала, исследователи собрали данные о морфологии, поведении и естественной истории крабов по живым видам и окаменелостям и определили пробелы в генетических данных, которые могут помочь разрешить загадочные эволюционные взаимосвязи.
«Почти половина ветвей крабового древа жизни остаются темными», - пишут они.
Большинство карцинированных крабов развили твердые кальцинированные панцири для защиты от хищников - явное преимущество - но затем некоторые крабы отказались от этой защиты по неизвестным причинам.
Хождение боком, каким бы глупым оно ни казалось, означает, что крабы в высшей степени проворны и способны быстро уйти в любом направлении, не упуская из виду хищника, если он появится. Но ходьба боком наблюдается не у всех карцинированных линий (есть ходящие вперед крабы-пауки), а некоторые некарцинированные раки-отшельники тоже могут ходить боком.
То, что некоторые крабы развили огромные клешни, чтобы стать хищниками-сокрушителями в экологической гонке вооружений, также не может полностью объяснить время или успехи ранней эволюции крабов.
Филогенетическое дерево, показывающее примеры карцинизованных и декарцинизированных клад, с цветными точками, обозначающими характеристики на ветвях. Фото: (Joanna M. Wolfe.
Как и все в науке, ничто не остепенилось и ничего не решено окончательно, и эволюция продолжит свой веселый путь. Хотя с увеличением объема геномной информации о живых и ископаемых видах крабов, будьте уверены, систематики неуклонно собирают по кусочкам воедино то, что делает краба крабом.
Это «позволит нам разрешить вопрос о множественном происхождении и утрате «крабовых» форм тела с течением времени и определить время возникновения ключевых эволюционных новшеств и строений тела», - говорит Вулф.
Более того, изучение крабов открывает заманчивую перспективу для эволюционных сыщиков, которые думают, что можно предвидеть предсказуемые формы, которые эволюция примет на основе факторов окружающей среды и генетических подсказок.
«Изучение эволюции крабов обеспечивает макроэволюционную шкалу времени 250 миллионов лет назад, для которой, обладая достаточным количеством филогенетических и геномных данных, мы могли бы предсказать морфологию, которая могла бы произойти», - говорит Брэкен-Гриссом.
Крабоподобная форма может быть беспроигрышной ставкой.
Исследование опубликовано в BioEssays.
Источник: ScienceAlert / EurekAlert!.
