Правда ли, что все крабы ходят боком?

Вы уверены, что знаете, почему крабы ходят боком? Ну, потому что ноги так устроены, да? Слишком много суставов, тело плоское, вот и приходится. Гугл вам именно это и скажет. Но правда другая. Оказывается, долгое время ученые ошибались, а настоящая причина скрывалась в глубине эволюции, примерно 200 миллионов лет назад. Новое масштабное исследование показало, что боковая походка возникла… всего однажды. И именно она, как выяснилось, сделала крабов одними из самых живучих существ на планете.

Причина бокового движения крабов нашлась в древних временах

Как эволюционировали крабы

Долгое время ученые знали, что большинство крабов передвигаются боком, но не понимали, когда именно это началось и сколько раз в ходе эволюции такой тип движения появлялся. Данных о том, как двигаются крабы разных видов, было удивительно мало, несмотря на то, что о самих крабах известно очень многое.

Группа японских ученых под руководством Юуки Кавабаты решила это исправить. Они провели крупнейшее на сегодня сравнительное исследование передвижения крабов и опубликовали результаты в виде рецензированного препринта в журнале eLife. Анализ показал, что боковая ходьба крабов появилась примерно 200 миллионов лет назад, в самом начале юрского периода, сразу после триасово-юрского вымирания.

Триасово-юрское вымирание — одно из пяти крупнейших массовых вымираний в истории Земли, произошедшее 201,4 миллиона лет назад. Тогда исчезло около 80% всех известных видов. Но именно после этой катастрофы, судя по новым данным, у предка современных крабов появилась та самая боковая походка.

Как ученые изучали походку крабов

Кавабата и его коллеги изучили характер движения 50 видов крабов. Каждый вид снимали на видео в течение 10 минут в круглых пластиковых аренах, имитирующих естественную среду обитания. Из-за практических ограничений от каждого вида записывали одну особь.

Затем эти наблюдения объединили с данными масштабного генетического семейного древа крабов. Эволюционная история инфраотряда крабов Brachyura была реконструирована ранее на основе последовательностей 10 генов для 344 видов, охватывающих большинство основных линий настоящих крабов. Поскольку данные о поведении и генетике не всегда совпадали по видам, ученые упростили дерево до 44 родов, пяти семейств и одного надсемейства.

Проще говоря, биологи сделали две вещи. Сначала они буквально посмотрели, как ходят живые крабы, а потом наложили эти данные на их родословную, чтобы понять, когда и как появился боковой шаг.

Один из рецензентов отметил, что использование одной особи на вид — ограничение исследования, поскольку нет гарантий, что именно она двигается типично для своего вида. Авторы признают это, но подчеркивают, что в таком масштабе подобный анализ проводился впервые.

Читайте также: Краб-боксер использует ядовитые морские полипы в качестве оружия

Как возникла боковая походка крабов

Из 50 изученных видов 35 преимущественно двигались боком, а 15 — вперед. Нанеся эти данные на эволюционное дерево, исследователи пришли к выводу, что боковая ходьба, скорее всего, возникла лишь однажды — у одного предка, который ходил вперед, в основании более продвинутых крабов группы Eubrachyura.

Это очень важный результат. И все потому, что крабоподобная форма тела возникала в эволюции минимум пять раз — явление, которое биологи называют карцинизацией. Это форма эволюции, при которой ракообразные, не являющиеся крабами, развивают крабоподобный план тела. Раки-отшельники, крабы-пауки, фарфоровые крабы — все они независимо друг от друга превращались в нечто, похожее на краба.

Но с боковой ходьбой все иначе. Это единственное событие резко контрастирует с карцинизацией, которая происходила многократно. Это показывает, что формы тела могут сходиться многократно, а поведенческие изменения, такие как ходьба боком у крабов, могут быть редкостью. Так, по крайней мере, сказали авторы научной работы.

Зачем крабам боковая походка

Главное преимущество боковой ходьбы — способность быстро двигаться в обоих боковых направлениях с одинаковой скоростью, что подтверждено в том числе экспериментами с крабоподобными роботами. Несколько направлений побега делают траекторию непредсказуемой для хищника.

Представьте себе ситуацию. Хищник атакует, а краб мгновенно рванул влево или вправо, причем одинаково быстро. Угадать направление побега практически невозможно. Животное, которое убегает только вперед, гораздо более предсказуемо.

Но если боковая ходьба так выгодна, почему 15 из 50 изученных видов все-таки ходят вперед? Боковая ходьба, несмотря на преимущества, явно трудно возникает в животном мире. Она принципиально меняет ось поведения, затрагивая рытье нор, спаривание и поиск пищи.

Те крабы, которые вернулись к ходьбе вперед, часто полагаются на другие стратегии защиты. Крабы-солдаты передвигаются большими группами. Крабы-пауки используют камуфляж. Гороховые крабы живут внутри других животных. В этих случаях скорость менее важна — защиту обеспечивает поведение или среда обитания. При этом, по мнению авторов, крабы, которые сейчас ходят вперед, пришли к этому через боковую стадию, а не сохранили изначальную походку предков.

Боковое движение крабов очень важно для их выживания

Массовое вымирание и расцвет крабов

Совпадение с триасово-юрским вымиранием тоже нельзя назвать случайностью. Внешние факторы, такие как массовые вымирания, играют важнейшую роль в эволюционном разнообразии. По данным анализа, боковая ходьба крабов появилась около 200 миллионов лет назад, в самом начале юрского периода, сразу после вымирания. Этот период отмечен распадом суперконтинента Пангея, расширением мелководных морских экосистем и началом Мезозойской морской революции.

После катастрофы освобождаются экологические ниши. Виды, у которых есть что-то новое вроде необычной формы тела или нетипичного способа передвижения, получают шанс занять пустые места. Единственное происхождение и разнообразие группы Eubrachyura согласуются с идеей о том, что боковая ходьба стала ключевым эволюционным нововведением, которое способствовало экологическому успеху настоящих крабов.

Сегодня настоящие крабы насчитывают более 7600 видов, это значительно больше, чем у их ближайших родственников. Они встречаются во всех океанах мира, а также в пресных водоемах и на суше, особенно в тропических регионах.

Что эволюция крабов говорит о животном мире

Данное исследование показало любопытный парадокс. Форма тела краба возникала снова и снова, природа словно раз за разом изобретала краба заново. Но конкретный способ движения, боком, появился лишь единожды. Как если бы множество архитекторов независимо друг от друга проектировали похожие здания, но лифт придумал только один.

Авторы отмечают, что боковая ходьба это редкое явление в животном мире. Возможные параллели есть лишь у крабовых пауков и нимф цикадок. Это подчеркивает, насколько сложно кардинально поменять способ передвижения, даже если это дает преимущество.

Для окончательного разделения ролей поведенческой инновации и изменений среды необходимы дальнейшие исследования, включая анализ окаменелостей и тесты производительности, связывающие боковое движение крабов с конкретными адаптивными преимуществами. Работа опубликована как рецензированный препринт, то есть прошла экспертную оценку, но еще ученые нашли ответ не на все вопросы, и впереди — новые проверки.

Хотите обсудить эту тему? Пишите в нашем Telegram-чате!

Но уже сейчас ясно, что одно поведенческое изменение 200 миллионов лет назад помогло крабам стать одной из самых распространенных и разнообразных групп животных на Земле. Иногда один шаг вбок, в буквальном смысле, меняет все.