研究者發現螃蟹中的「鴨嘴獸」
圖為一位藝術家重新創作的新發現的螃蟹物種Callichimaera perplexa，有可能是有史以來最奇怪的螃蟹。
繪圖：OKSANA VERNYGORA，UNIVERSITY OF ALBERTA
撰文：MICHAEL GRESHKO
什麼特徵使螃蟹成為螃蟹？事實證明，這並不是一個容易回答的問題：一種奇怪的螃蟹物種和一項大規模的新遺傳學研究為研究這種動物的進化史提供了新的線索。
發表於《科學進展》雜誌的一項新研究中，研究者公布了哥倫比亞一處新發現的化石遺址，該遺址形成於大約9000萬年前。這個遺址保存的非常完好，小蝦的軀體能保存到毫米級別，而熱帶地區只發現過幾處這樣的遺址。
研究者在遺址上發現了一種奇異螃蟹的幾十個化石標本，與以往發現的任何螃蟹都不相同。這種蟹被命名為Callichimaera perplexa，是一種「美麗而令人困惑的嵌合體」，似乎融合了如今的幼蟹和成蟹的一些特徵，比如較大的球狀眼、較大的槳狀前肢和類似腿的口器。「這更像是螃蟹世界裡的鴨嘴獸，」新研究的主要作者、耶魯大學和阿爾伯塔大學的博士後研究生Javier Luque說。
新發現凸顯了十足類動物的驚人多樣性，十足類動物是包含蝦、蟹和龍蝦在內的動物群體。這個古老的群體擁有3.5-3.7億年的歷史，即使是今天，十足類動物的種類也極其繁多，其物種超過1.5萬種。
「這與我們以前看到的十足類動物的外形特徵截然不同，所以這促使我們重新思考螃蟹的定義，」佛羅里達國際大學的生物學家Heather Bracken-Grissom說，他專門研究十足類動物的進化。「這個名字很合適。」
今天的成年螃蟹通常擁有寬闊的橢圓形軀體，眼睛長在莖狀部上。能挖洞或游泳的螃蟹可能擁有扁平的、槳狀的後腿，比如藍蟹。此外，成蟹的尾巴隱藏在軀體下方。
Callichimaera打破了所有這些規則。Callichimaera的軀體遠比標準螃蟹窄，其軀體構造也更偏向機身形狀，而且其乒乓球狀的眼睛沒有長在莖狀部上，這一特徵在今天的幼蟹身上比成蟹身上更常見。此外，Callichimaera的小尾巴並不隱藏於軀體下面，還擁有兩對加大的、形似槳的四肢，不過位於其軀體的前部，而不是後部。
Callichimaera的外殼上也有一種不同於其他螃蟹的圖案，無論是現存的還是已滅絕的螃蟹，都不相同。
根據Luque的團隊目前所了解的情況，研究人員認為這種螃蟹是一種活躍於水柱中的食肉動物。考慮到Callichimaera的眼睛大小，這種螃蟹也有可能在夜間活動。
「這與Callichimaera的類似物種完全相反，也就是生活在沉積物中的相似物種，」Luque說。「想像下一隻會飛的海豚，這就是目前的情況。」
十足類動物種類繁多，歷史久遠，因此弄清楚所有十足類動物之間的關係非常困難，無論是已滅絕的還是現存的十足類動物。研究人員表示，繪製該群體的生物多樣性圖表至關重要。十足類動物是水生食物網的重要生態組成部分，其水產養殖業每年的價值高達240億美元，為許多人提供了食物和生計。
無論是已滅絕的還是現存的螃蟹，其軀體形態都是千差萬別，包括神秘的Callichimaera perplexa（中間）。
繪圖：JAVIER LUQUE，YALE UNIVERSITY
在研究者發現Callichimaera的同時，另一項重大研究揭示了螃蟹的進化過程。Bracken-Grissom和古生物學者Joanna Wolfe領導的研究小組在《英國皇家學會學報B》上發表了一篇研究，該研究公布了迄今為止最詳細的十足類動物的基因族譜圖。在六年多的時間裡，研究小組對94個不同物種的數百個基因進行了測序，並將其進行相互比較，以便繪製出十足類動物錯綜複雜的譜系圖。之前的研究試圖通過少數基因來實現這一目標。
「令我震驚的是，對於海洋無脊椎動物中最具代表性的群體之一的關係，科學家並未構造出有充分依據的框架，」該研究的主要作者、哈佛大學的助理研究員Wolfe說。
一次偶然的發現
Callichimaera的發現非常偶然。2005年12月，Luque和一些大學同學正在幫助繪製哥倫比亞首都波哥大東北部小鎮佩斯卡的地質圖。經過一天的勞累工作後，他和一個朋友靠著一塊露出地面的岩石坐了下來。在好奇心的驅使下，Luque開始鑿岩石，一塊岩石裂開了，露出了一隻外形奇特的動物。「這就像是最好的聖誕禮物，」他說。
Luque最初並未打算研究無脊椎動物化石；恐龍和古代哺乳動物才是他對古生物學產生興趣的原因。不過，六個月後，當Luque在附近的另一塊岩石上挖掘時，發現了第二塊同一種生物的化石；他的好奇心隨著發現化石的增多而變得更強烈。Luque開始向世界各地的專家發送化石照片，其中包括墨西哥國立自治大學的Francisco Vega和肯特州立大學的Rodney Feldmann，現在他們都是他的合作者。
一開始，Luque認為這些化石是一種已經滅絕的蛙蟹。不過，隨著他和同事們的深入研究，這種古老的動物越來越難以符合如今科學家對蟹的定義。
新發現表明，蟹類軀體構造的一些高級特徵，如泳肢和大爪子，在9000萬年前就已經進化得很完全了，這意味著有些群體在獨立進化過程中失去了這些特徵，而不是隨著時間的推移而逐漸獲得這些特徵。
古老的十足類動物
Callichimaera必然會豐富Wolfe 和 Bracken-Grissom的研究作品。即使是現在，將基因數據與化石配對，也能清楚地說明地球遙遠的過去如何塑造了我們今天看到的十足類動物。
十足類動物在作為一個獨特的譜系出現的最初幾億年間，一直處於水生生態系統的邊緣位置，而被已滅絕的無脊椎動物「海蠍子」則處於主宰地位，比如三葉蟲和板足鱟類動物。不過，大約2.52億年前，在如今的西伯利亞地區，巨型火山噴發將大量的溫室氣體噴射到地球大氣中，導致海洋氧氣含量急劇下降。
這一打擊足以消滅地球上95%以上的生命，也就是現在所說的二疊紀-三疊紀生物滅絕或「物種大滅絕」。不過，這場災難的倖存者卻在災難過後繁榮發展，其中包括十足類動物。在之後的數百萬年里，十足類動物的譜系開始迅速分化。
大約1.45億年前，也就是侏羅紀末期，螃蟹的種類又經歷了一次更大規模的增長。Wolfe和同事們推測，之所以會發生這種變化，是因為當時造礁珊瑚開始出現。當我們所知的第一批形成的珊瑚礁，可能也為許多生物提供了大量新的棲息地。
Luque和Wolfe的研究成果已經發表，現在兩人已開始著手新的合作。Luque和Wolfe計劃為所有甲殼類動物創建一個更大的基因譜系圖，這將為珊瑚多樣性假說提供一個更大規模的測試。
研究作者稱，以後肯定會發現更奇怪的生物化石，為十足類動物的譜系圖增添更多的分支。
「令人興奮的是，在21世紀的今天，我們仍然發現了古老生物的化石，而之前我們對此一無所知，」 Luque說。「這不禁讓我們想知道，究竟還有多少關於遙遠過去的重要信息在等待我們發現。」
（譯者：流浪狗）
來源：國家地理中文網（官V）
