為什麼癌症會橫著走？科學家將其追溯到2億年前

新研究，作為預印本評論發表 電子生活，收集了迄今為止關於螃蟹如何移動的最大數據集。透過比較幾個物種，研究人員將這種不尋常的行走方式追溯到大約 2 億年前的共同祖先。 eLife 編輯表示這些發現很有價值，有令人信服的證據支持，並引起了研究動物運動方式的科學家的廣泛興趣。

為什麼橫向移動很重要？

橫向行走是「真正的螃蟹」（Brachyura）的一個顯著特徵，它是螃蟹十足目中最大的群體。這種不尋常的移動方式可能會帶來重要的優勢。例如，它可以透過讓螃蟹更難預測它們的方向來幫助它們逃避掠食者。

「橫向運動可能對真正的螃蟹的生態成功做出了重大貢獻，」主要作者、日本長崎大學綜合科學與技術研究生院副教授 Yuki Kawabata 說。 「真正的螃蟹大約有 7,904 種，遠遠超過了它們的姊妹類 Anomora 或它們最近的親戚 Astacidea；它們在世界各地的不同棲息地定居，包括陸地、淡水和深海環境；它們的螃蟹般的體形隨著時間的推移不斷進化，這種現像被稱為致癌作用。」

「儘管關於真正的螃蟹的信息豐富，但有關它們運動行為的數據卻很少。雖然大多數真正的螃蟹使用橫向運動，但也有一些群體向前行走，這提出了一些有趣的問題。它們的橫向運動何時起源，多年來進化了多少次，以及返回的頻率如何？”

追蹤螃蟹跨物種的運動

為了研究這些問題，川端康成和他的同事研究了 50 種真正的螃蟹如何移動。每個物種在一個圓形塑膠場地內使用標準攝影機進行了 10 分鐘的記錄，該塑膠場地旨在模擬其自然棲息地。由於實際限制，研究人員只觀察到每個物種中的一個個體。

然後，研究小組將這些觀察結果與先前發表的螃蟹系統發育數據結合起來，該系統發育圖表使用來自大多數主要譜系的 344 個物種的 10 個基因繪製了 Brachyura 的進化關係。由於行為資料並不總是與該譜系中的物種完全吻合，研究人員將演化樹簡化為 44 個屬，以及 5 個科和 1 個總科。這使得密切相關的群體可以代替未直接包括在內的物種。

一次進化轉變

在研究的 50 個物種中，有 35 個物種主要側向移動，而 15 個物種則主要向前移動。當研究人員將這些行為繪製在演化樹上時，一個清晰的模式出現了。側向行走似乎只進化過一次，起源於真短尾亞目（Eubrachyura）底部的向前行走祖先，該類群包括更高級的纖毛蟲。在那之後，這項特徵在真正的癌症中基本上保持不變。

「這一單一事件與致癌作用形成鮮明對比，致癌作用在十足目物種中反覆發生，」川端解釋。 “這凸顯出，儘管身體形狀可能會多次融合，但側向行走等行為變化可能很少見。”

生存的關鍵創新

研究人員認為，這種一次性轉向橫向運動可能在真正的螃蟹的成功中發揮了關鍵作用。側向移動可以讓螃蟹向任一方向快速移動，更容易逃脫掠食者。同時，這種類型的運動在整個動物界並不常見，也許是因為它會幹擾其他重要的活動，如挖掘、交配和進食。

這群作者表示，人行道可能代表了一種罕見的演化創新，主要見於真正的螃蟹，也許也見於其他一些群體，如蟹蛛和葉若蟲。

發展和環境機遇

該研究還表明，演化的成功不僅取決於生物創新。環境因素也可以發揮重要作用。研究人員估計，真正的螃蟹的人行道大約出現在2億年前（侏羅紀的第一次滅絕，緊接在三疊紀和侏羅紀滅絕之後）。這段時期包括盤古大陸的分裂、淺海棲息地的擴張以及早期海洋中生代革命等重大環境變化，所有這些都可能為物種多樣化創造新的機會。

川端補充說：“為了理清創新和環境變化的相對作用，我們需要進一步分析基於性狀的多樣化、基於化石的時間線，以及將螃蟹的真正橫向運動與適應優勢聯繫起來的性能測試。”

擴大我們對動物運動的理解

川端總結道：「目前的這些結果表明，真正的螃蟹的橫向運動是一種罕見但新穎的特徵，這可能有助於它們的生態成功。」「此類創新可以為適應提供新的機會，但仍然受到進化歷史和生態環境的限制。透過直接的行為觀察和進化框架，這項工作擴展了我們對動物的旅行模式如何在進化過程中變化和持續的理解。」

Yuki Kawabata 與 Kawabata 實驗室的合著者 Junya Taniguchi、Tsubasa Inoue 和 Kano Kuhara 進行了這項研究。其他貢獻者包括台灣國立高雄科技大學的 Jung-Fu Huang； Atsushi Hirai，週見甲殼動物水族館，和歌山，日本； Nobuaki Mizumoto，奧本大學，阿拉巴馬州美國；和 Fumio Takeshita，日本北九州自然與人類歷史博物館。