從加拉帕戈斯群島游歷歸來后,達(dá)爾文提出了著名的觀點“進化創(chuàng)造了無盡的、美麗的形式”,潛臺詞是造物主的創(chuàng)造力是無窮無盡的,生物們長得千奇百怪,各不相同。不過,似乎有一類生物不太贊同這個觀點,它們進化了五次,都長成了同一副模樣——那就是“螃蟹”家族。它們?yōu)楹午姁圻@副面孔?
不同的血源,同一副面孔
帝王蟹、寄居蟹、海綿蟹、瓷蟹、螃蟹……沿海地區(qū)的人們對這些張牙舞爪的生物一定是又愛又恨,它們鮮美的滋味讓人寧愿冒著可能被強壯有力的大螯夾斷手指的風(fēng)險迎難而上。但是,老饕們吃了這么多的“螃蟹”,你知道它們并不都是螃蟹嗎?
螃蟹屬于甲殼類動物中的十足目,因為它們有十只腳——八條步行足、兩只蟹螯。與之相比,“假螃蟹”只有八只腳,最知名的代表就是帝王蟹,除了兩只修長的蟹螯,它只有六條腿用于行走。但是帝王蟹的腿關(guān)節(jié)特別靈活,因此它既可以橫著走,也可以豎著走,這也是其與真螃蟹不一樣的地方。還有一些假螃蟹,長著一副螃蟹的樣子,但它們其實是蝦的一種,比如生活在印度洋和太平洋海域交界處的紅斑新巖瓷蟹,在分類學(xué)上屬于鎧甲蝦總科。
但很顯然,除了一些細(xì)節(jié)上的不同外,不管是真螃蟹還是假螃蟹,它們最終都朝著“螃蟹”的樣子在生長:最初的螃蟹身材修長,后來為了生存的需要,慢慢把自己的身體往里收,變得更短更壯;尾巴越來越短,最后直接摺進腹肚內(nèi);腹部肌肉和神經(jīng)退化,逐漸萎縮折疊;腹甲硬化形成單片甲殼,稱為胸甲;背甲橫向擴張,并且變得扁平,將全身包裹到硬殼中,讓捕食者無處下嘴;手臂變得越來越強壯,能夠輕松捕捉獵物,甚至劈開其他同類的硬殼。
長得像螃蟹,在生物學(xué)上有一個專有名詞,叫“蟹化”??茖W(xué)家們認(rèn)為,假螃蟹們偷師了真螃蟹的蟹化技能,才將自己長成了螃蟹的樣子。那么,蟹化究竟是怎么發(fā)生的呢?
“蟹化”從何時起?
根據(jù)基因測序結(jié)果,科學(xué)家猜想,蟹化最早發(fā)生在2.5億年前。那個時候,我們還能一眼將真螃蟹和假螃蟹區(qū)分開來:最古老的真螃蟹出現(xiàn)在1.85億年前,那時的它們身體修長,不太像螃蟹,而最古老的假螃蟹生活在約2億年前,體形更像龍蝦。
后來,隨著生存壓力漸大,真螃蟹的祖先慢慢開始了蟹化:為了躲避天敵或者捕食小動物,它們逐漸熟練地使用附肢潛沙挖洞、用附肢夾住獵物,附肢變得越來越強壯;在將頭部和胸部藏身在沙洞里的時候,暴露在外的尾腹部最容易成為被攻擊的目標(biāo),于是尾腹部越縮越短,直至最終消失;變短的身體需要裝下盡可能多的身體器官,腹部成了螃蟹祖先們重要的身體部位,為了避免自己的腹部被劃傷、割裂,它們演化出了硬化的胸甲和背甲……
隨著時間的推移,蟹化的優(yōu)勢逐漸顯露出來:蟹形的身體更加適合在海底移動和挖洞;蟹形動物可以輕易地側(cè)向移動,這有助于它們擴大活動范圍和躲避捕食者的攻擊;與非蟹形動物相比,蟹形動物的腹部更輕,移動所需能量也更少。而且,雖然因為腹部萎縮,螃蟹們失去了用以游泳的尾扇,并且它們的身體也變得更加扁平,這些改變都不利于游泳,但反而有利于蟹形動物開拓新地圖。現(xiàn)在,全球有超過7250種蟹類,它們的生境多種多樣,海洋、沙灘、樹林、高山以至河溪都能看到“螃蟹”的身影。
蟹化不僅形成了強大的防御能力,形成的攻擊能力也不容小覷。根據(jù)獵物的不同,“螃蟹”還進化出了形態(tài)多樣的蟹鉗,較大的螯往往有壓碎食物的功能,配上可緊閉的鉗齒來粉碎獵物堅硬的甲殼;較小的螯作用像剪刀,以窄而尖利的鉗齒撕開獵物的肉。東南亞海域的灘涂濕地上分布著一種紅樹林蟹,它們的螯往往大而重,而且?guī)в屑庵负妄X裂,用以撕裂和切割樹葉。
這些特性賦予了螃蟹強大的適應(yīng)能力,讓它們在“物競天擇,適者生存”的殘酷自然法則下頑強地生存至今。因此,在歷史長河中,“蟹化”在進化中被多次選擇,很多體形細(xì)長的十足目動物都向螃蟹的形狀演化:除了真螃蟹外,至少有四組螃蟹——海綿蟹、瓷蟹、帝王蟹和澳大利亞毛石蟹——它們以大致相同的方式、完全獨立地從蝦的模樣進化成了類蟹形態(tài)。
螃蟹并不孤獨
選擇同一副面孔的并不只有螃蟹家族,我們所屬的哺乳動物大家庭也常常發(fā)生“撞臉”事件。
現(xiàn)存哺乳動物被分為兩大類:胎盤動物(包括人類)和有袋動物。1億多年前,這兩類動物從同一個共同祖先進化而來,原本它們應(yīng)該走上同一條演化道路,可惜地理隔絕生生將它們劈成了兩支,有袋動物被隔離在了澳洲大陸(美洲也有一些例子),胎盤動物則在另一片廣闊的大陸。這種隔離導(dǎo)致了哺乳類幾乎完全獨立的進化“實驗”:雖然在生殖方式上,哺乳動物分成了有袋和無袋兩種類型,但兩個版本中都進化出了外形和結(jié)構(gòu)幾乎一模一樣的鼴鼠、老鼠、食蟻獸、鼯鼠、貂、狼……就拿于1936年滅絕的袋狼來說,其頭骨和牙齒等與普通狼的相比,細(xì)節(jié)驚人相似。
獨立進化但異常相似的不僅是外貌形態(tài),還有器官和其他結(jié)構(gòu)。人類擁有復(fù)雜的眼睛,帶有晶狀體、虹膜和視網(wǎng)膜。魷魚和章魚是軟體動物,與蝸牛和蛤蜊的親緣關(guān)系更近,它們也進化出了具有相同組件的眼睛。更普遍地說,眼睛在不同的動物群體中可能已經(jīng)獨立進化了多達(dá)40次,即使是沒有大腦的箱形水母,其四只觸手的底部也有帶晶狀體的眼睛。趨同進化也發(fā)生在分子水平上。眼睛中的視蛋白分子將光子轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,使人類能夠看到,這一過程與箱形水母中的視蛋白分子所進行的非常相似。這一切都意味著,進化有時候僅僅只有一條單行道。
(楊樂摘自《大科技》2023年第4期)