Γιατί περνάει το καβούρι; Οι επιστήμονες το βρήκαν πριν από 200 εκατομμύρια χρόνια

Μια νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε ως προεκτύπωση με αξιολόγηση από ομοτίμους eLifeΣυγκεντρώνει το μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων μέχρι σήμερα για το πώς κινούνται τα καβούρια Συγκρίνοντας πολλά είδη, οι ερευνητές εντόπισαν αυτό το ασυνήθιστο στυλ βάδισης σε έναν κοινό πρόγονο που έζησε περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια πριν. Οι συντάκτες του eLife περιγράφουν τα ευρήματα ως πολύτιμα και υποστηρίζονται από σε μεγάλο βαθμό πειστικά στοιχεία, με ευρεία συνάφεια για τους επιστήμονες που μελετούν τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα ζώα.

Γιατί έχει σημασία η πλάγια κίνηση;

Τα πεζοδρόμια είναι χαρακτηριστικό των «αληθινών καβουριών» (Brachyura), της μεγαλύτερης ομάδας καβουριών μεταξύ των δεκάποδων. Αυτός ο ασυνήθιστος τρόπος μετακίνησης μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, μπορεί να βοηθήσει τα καβούρια να ξεφύγουν από τα αρπακτικά, δυσκολεύοντάς τους την πλοήγηση.

«Η πλάγια μετακίνηση μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην οικολογική επιτυχία των αληθινών καβουριών», δήλωσε ο ανώτερος αντίστοιχος συγγραφέας Yuuki Kawabata, αναπληρωτής καθηγητής στο Graduate School of Integrated Science and Technology στο Πανεπιστήμιο Ναγκασάκι στην Ιαπωνία. «Υπάρχουν περίπου 7.904 είδη αληθινών καβουριών, πολύ περισσότερα από την αδελφή τους ομάδα, την Anomura ή τον πλησιέστερο συγγενή τους Astacidia· έχουν αποικίσει διαφορετικούς βιότοπους σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων χερσαίων, γλυκών υδάτων και περιβαλλόντων βαθέων υδάτων.

“Παρά την αφθονία των δεδομένων για τα αληθινά καβούρια, οι πληροφορίες για την κινητική τους συμπεριφορά είναι αραιές. Αν και τα περισσότερα αληθινά είδη καβουριών χρησιμοποιούν πλάγια κίνηση, υπάρχουν κάποιες ομάδες που προχωρούν προς τα εμπρός, γεγονός που εγείρει μερικά ενδιαφέροντα ερωτήματα. Πότε ξεκίνησε η πλάγια κίνησή τους, πόσο συχνά εξελίχθηκε με τα χρόνια και πόσο συχνά αντιστράφηκε;”

Παρακολούθηση κινήσεων καβουριών μεταξύ των ειδών

Για να διερευνήσουν αυτά τα ερωτήματα, ο Kawabata και οι συνεργάτες του μελέτησαν πώς κινούνται 50 είδη αληθινών καβουριών. Κάθε είδος καταγράφηκε για 10 λεπτά χρησιμοποιώντας μια τυπική βιντεοκάμερα μέσα σε ένα κυκλικό πλαστικό περίβλημα σχεδιασμένο να μοιάζει με το φυσικό του περιβάλλον. Λόγω πρακτικών περιορισμών, οι ερευνητές παρατήρησαν ένα άτομο ανά είδος.

Στη συνέχεια η ομάδα συνδύασε αυτές τις παρατηρήσεις με δεδομένα από α Προηγουμένως δημοσιευμένο Μια φυλογένεση καβουριού που χαρτογράφησε τις εξελικτικές σχέσεις του Brachyura χρησιμοποιώντας 10 γονίδια για 344 είδη στα περισσότερα από τα κύρια γένη. Επειδή τα δεδομένα συμπεριφοράς δεν ευθυγραμμίζονταν πάντα τέλεια με το είδος σε εκείνη τη φυλογένεση, οι ερευνητές απλοποίησαν το εξελικτικό δέντρο σε 44 γένη, συμπεριλαμβανομένων πέντε οικογενειών και μιας υπεροικογένειας. Αυτό επιτρέπει σε στενά συγγενείς ομάδες να αντιπροσωπεύουν είδη που δεν περιλαμβάνονται άμεσα.

Μια ενιαία εξελικτική μετάβαση

Από τα 50 είδη που μελετήθηκαν, τα 35 κινήθηκαν αρχικά πλευρικά, ενώ τα 15 κινήθηκαν προς τα εμπρός. Όταν οι ερευνητές χαρτογραφούν αυτές τις συμπεριφορές σε εξελικτικά δέντρα, εμφανίζεται ένα σαφές μοτίβο. Το πλάγιο περπάτημα φαίνεται να έχει εξελιχθεί μόνο μία φορά, προερχόμενο από έναν πρωτοπόρο πρόγονο στη βάση της Ευβραχύρας, μια ομάδα που περιλαμβάνει πιο προηγμένα καβούρια. Μετά από αυτό το σημείο, το χαρακτηριστικό παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητο σε όλο το πραγματικό καβούρι.

«Αυτό το μεμονωμένο συμβάν έρχεται σε πλήρη αντίθεση με την καρκινοποίηση, η οποία έχει συμβεί επανειλημμένα σε είδη δεκάποδων», εξηγεί ο Kawabata. «Αυτό υπογραμμίζει ότι τα σχήματα του σώματος μπορούν να συγκλίνουν πολλές φορές, αλλά οι αλλαγές συμπεριφοράς όπως το περπάτημα από την άλλη πλευρά μπορεί να είναι σπάνιες».

Μια βασική καινοτομία για την επιβίωση

Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτή η μία φορά μετατόπιση πλευρικής κίνησης μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στην επιτυχία του αληθινού καβουριού. Η πλευρική κίνηση επιτρέπει στα καβούρια να ταξιδεύουν γρήγορα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, διευκολύνοντας την αποφυγή των αρπακτικών. Ταυτόχρονα, μια τέτοια μετακίνηση είναι ασυνήθιστη σε ολόκληρο το ζωικό βασίλειο, ίσως επειδή μπορεί να παρεμποδίσει άλλες σημαντικές δραστηριότητες όπως το μούχλα, το ζευγάρωμα και το τάισμα.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς, το περπάτημα στο πλάι μπορεί να αντιπροσωπεύει μια σπάνια εξελικτική καινοτομία που παρατηρείται κυρίως σε αληθινά καβούρια και πιθανώς σε μερικές άλλες ομάδες όπως οι αράχνες καβουριών και οι νύμφες με φυλλοβόλα.

Εξέλιξη και οικολογική ευκαιρία

Η μελέτη υποδηλώνει επίσης ότι η εξελικτική επιτυχία δεν καθοδηγείται αποκλειστικά από τη βιολογική καινοτομία. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν επίσης να παίξουν σημαντικό ρόλο. Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι τα αληθινά καβούρια που περπατούσαν προήλθαν περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια πριν (Πρώιμη Ιουρασική, αμέσως μετά την εξαφάνιση Τριασικού-Ιουρασικού). Αυτή η περίοδος περιελάμβανε σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές, όπως η διάλυση της Πανγαίας, η επέκταση των ρηχών θαλάσσιων οικοτόπων και η πρώιμη Μεσοζωική Θαλάσσια Επανάσταση, τα οποία πιθανότατα δημιούργησαν νέες ευκαιρίες για διαφοροποίηση ειδών.

«Για να ξεμπερδέψουμε τους σχετικούς ρόλους της καινοτομίας και της περιβαλλοντικής αλλαγής, χρειαζόμαστε περαιτέρω ανάλυση της διαφοροποίησης που εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά, χρονοδιαγράμματα με απολιθώματα και λειτουργικές δοκιμές που συνδέουν την πλευρική κίνηση σε αληθινά καβούρια με προσαρμοστικό πλεονέκτημα», προσθέτει ο Kawabata.

Διεύρυνση της κατανόησής μας για την κίνηση των ζώων

«Αυτά τα τρέχοντα αποτελέσματα υπογραμμίζουν ότι η πλευρική κίνηση στα αληθινά καβούρια είναι ένα σπάνιο αλλά καινοτόμο χαρακτηριστικό που μπορεί να συμβάλει στην οικολογική τους επιτυχία», κατέληξε ο Kawabata. “Τέτοιες καινοτομίες μπορούν να ανοίξουν νέες ευκαιρίες προσαρμογής και ωστόσο να περιορίζονται από τη φυλογενετική ιστορία και το οικολογικό πλαίσιο. Με άμεσες παρατηρήσεις συμπεριφοράς και ένα φυλογενετικό πλαίσιο, αυτή η εργασία διευρύνει την κατανόησή μας για το πώς τα μοτίβα ταξιδιών των ζώων έχουν ποικίλλει και επιμείνουν στον εξελικτικό χρόνο.”

Ο Yuuki Kawabata διεξήγαγε τη μελέτη με τους πρώτους συγγραφείς Junia Taniguchi, Tsubasa Inoue και Kano Kohara από το εργαστήριο Kawabata. Πρόσθετοι συνεισφέροντες περιλαμβάνουν Zhong-fu Huang, Εθνικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Kaohsiung, Ταϊβάν. Atsushi Hirai, Susami Crustacean Aquarium, Wakayama, Ιαπωνία; Nobuyaki Mizumoto, Πανεπιστήμιο Auburn, Αλαμπάμα, Η.Π.Α. και Fumio Takeshita, Μουσείο Φυσικής Ιστορίας και Ανθρώπινης Ιστορίας Kitakyushu, Ιαπωνία.