Γιατί τα καβούρια περπατούν πλάγια; Οι επιστήμονες το πηγαίνουν 200 εκατομμύρια χρόνια πίσω

Μια νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε ως Reviewed Preprint στο eLife, συγκεντρώνει το μεγαλύτερο μέχρι σήμερα σύνολο δεδομένων για τον τρόπο κίνησης των καβουριών. Συγκρίνοντας πολλά είδη, οι ερευνητές εντόπισαν αυτόν τον ασυνήθιστο τρόπο περπατήματος σε έναν κοινό πρόγονο που έζησε περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια πριν. Οι συντάκτες του eLife περιγράφουν τα ευρήματα ως πολύτιμα και υποστηριζόμενα από στοιχεία που πείθουν σε μεγάλο βαθμό, με ευρεία σημασία για τους επιστήμονες που μελετούν την κίνηση των ζώων.

Γιατί έχει σημασία η πλάγια κίνηση

Το πλάγιο περπάτημα είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των “αληθινών καβουριών” (Brachyura), της μεγαλύτερης ομάδας μεταξύ των δεκάποδων καβουριών. Αυτός ο ασυνήθιστος τρόπος κίνησης μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, μπορεί να βοηθήσει τα καβούρια να ξεφύγουν από θηρευτές, κάνοντας την κατεύθυνση κίνησής τους δυσκολότερη στην πρόβλεψη.

“Η πλάγια κίνηση μπορεί να συνέβαλε σημαντικά στην οικολογική επιτυχία των αληθινών καβουριών”, λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Yuuki Kawabata, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Graduate School of Integrated Science and Technology, Πανεπιστήμιο Nagasaki, Ιαπωνία. “Υπάρχουν περίπου 7.904 είδη αληθινών καβουριών, πολύ περισσότερα από την αδελφή ομάδα τους, Anomura, ή τους πλησιέστερους συγγενείς τους, Astacidea. Έχουν κατακτήσει ποικίλα ενδιαιτήματα σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των χερσαίων, των γλυκών νερών και των βαθιών θαλασσών. και το καβουροειδές σχήμα του σώματός τους έχει εξελιχθεί επανειλημμένα με την πάροδο του χρόνου σε ένα φαινόμενο γνωστό ως καρκινιδοποίηση.

“Παρά τις πλούσιες διαθέσιμες πληροφορίες για τα αληθινά καβούρια, τα δεδομένα σχετικά με τις συμπεριφορές κίνησής τους είναι αραιά. Αν και τα περισσότερα είδη αληθινών καβουριών χρησιμοποιούν πλάγια κίνηση, υπάρχουν κάποιες ομάδες που περπατούν προς τα εμπρός, γεγονός που εγείρει ενδιαφέροντα ερωτήματα. Πότε προέκυψε η πλάγια κίνησή τους, πόσες φορές εξελίχθηκε με τα χρόνια και πόσες φορές υποχώρησε;

Ανίχνευση της κίνησης των καβουριών σε είδη

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 μια κυκλική πλαστική αρένα σχεδιασμένη να μοιάζει με το φυσικό του ενδιαίτημα. Λόγω πρακτικών περιορισμών, οι ερευνητές παρατήρησαν ένα άτομο ανά είδος.

Στη συνέχεια, η ομάδα συνδύασε αυτές τις παρατηρήσεις με δεδομένα από μια προηγουμένως δημοσιευμένη φυλογενία καβουριών που χαρτογράφησε τις εξελικτικές σχέσεις των Brachyura χρησιμοποιώντας 10 γονίδια από 344 είδη σε όλες τις κύριες γραμμές. Καθώς τα δεδομένα συμπεριφοράς δεν ευθυγραμμίζονταν πάντα τέλεια με τα είδη σε αυτή τη φυλογενία, οι ερευνητές απλοποίησαν το εξελικτικό δέντρο σε 44 γένη, μαζί με πέντε οικογένειες και μία υπεροικογένεια. Αυτό επέτρεψε σε στενά συγγενικές ομάδες να εκπροσωπούν είδη που δεν περιλαμβάνονταν άμεσα.

Μια ενιαία εξελικτική αλλαγή

Από τα 50 είδη που μελετήθηκαν, 35 κινούνταν κυρίως πλάγια, ενώ 15 κινούνταν προς τα εμπρός. Όταν οι ερευνητές αντιστοίχισαν αυτές τις συμπεριφορές στο εξελικτικό δέντρο, εμφανίστηκε ένα σαφές μοτίβο. Το πλάγιο περπάτημα φαίνεται να εξελίχθηκε μόνο μία φορά, προερχόμενο από έναν πρόγονο που περπατούσε προς τα εμπρός στη βάση των Eubrachyura, μιας ομάδας που περιλαμβάνει πιο προχωρημένα καβούρια. Μετά από αυτό το σημείο, το χαρακτηριστικό παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητο σε όλα τα αληθινά καβούρια.

“Αυτό το μοναδικό γεγονός έρχεται σε έντονη αντίθεση με την καρκινιδοποίηση, η οποία έχει συμβεί επανειλημμένα σε δεκάποδα είδη”, εξηγεί ο Kawabata. “Αυτό τονίζει ότι ενώ τα σχήματα του σώματος μπορεί να συγκλίνουν πολλές φορές, οι συμπεριφορικές αλλαγές όπως το πλάγιο περπάτημα μπορεί να είναι σπάνιες.

Μια βασική καινοτομία για την επιβίωση

Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτή η μοναδική μετατόπιση προς την πλάγια κίνηση μπορεί να έπαιξε σημαντικό ρόλο στην επιτυχία των αληθινών καβουριών. Η πλάγια μετακίνηση επιτρέπει στα καβούρια να ταξιδεύουν γρήγορα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, καθιστώντας ευκολότερη την αποφυγή θηρευτών. Ταυτόχρονα, αυτός ο τύπος κίνησης είναι ασυνήθιστος στο ζωικό βασίλειο, πιθανώς επειδή μπορεί να επηρεάσει άλλες σημαντικές δραστηριότητες όπως το σκάψιμο, το ζευγάρωμα και η σίτιση.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς, το πλάγιο περπάτημα μπορεί να αντιπροσωπεύει μια σπάνια εξελικτική καινοτομία που παρατηρείται κυρίως στα αληθινά καβούρια, και πιθανώς σε λίγες άλλες ομάδες όπως οι αραχνες-καβούρια και οι νύμφες των φυλλοράκτων.

Εξέλιξη και Περιβαλλοντική Ευκαιρία

Η μελέτη επισημαίνει επίσης ότι η εξελικτική επιτυχία δεν καθοδηγείται μόνο από βιολογικές καινοτομίες. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν επίσης να παίξουν μεγάλο ρόλο. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το πλάγιο περπάτημα στα αληθινά καβούρια προέκυψε περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια πριν (το νωρίτερο Ιουρασικό, αμέσως μετά την εξαφάνιση Τριασικού-Ιουρασικού). Αυτή η περίοδος περιλάμβανε σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές όπως η διάσπαση της Παγγαίας, η επέκταση των ρηχών θαλάσσιων ενδιαιτημάτων και η πρώιμη Μεσοζωική Θαλάσσια Επανάσταση, όλα τα οποία πιθανότατα δημιούργησαν νέες ευκαιρίες για διαφοροποίηση των ειδών.

“Για να αποσαφηνιστούν οι σχετικοί ρόλοι των καινοτομιών και των περιβαλλοντικών αλλαγών, χρειαζόμαστε περαιτέρω αναλύσεις της διαφοροποίησης ανάλογα με τα χαρακτηριστικά, χρονοδιαγράμματα βασισμένα σε απολιθώματα και δοκιμές απόδοσης που συνδέουν την πλάγια κίνηση των αληθινών καβουριών με προσαρμοστικά πλεονεκτήματα”, προσθέτει ο Kawabata.

Επεκτείνοντας την κατανόησή μας για την κίνηση των ζώων

“Τα τρέχοντα αποτελέσματα υπογραμμίζουν ότι η πλάγια κίνηση στα αληθινά καβούρια είναι ένα σπάνιο αλλά καινοτόμο χαρακτηριστικό που μπορεί να έχει συμβάλει στην οικολογική τους επιτυχία”, καταλήγει ο Kawabata. “Τέτοιες καινοτομίες μπορούν να ανοίξουν νέες προσαρμοστικές ευκαιρίες και παρόλα αυτά να παραμείνουν περιορισμένες από τη φυλογενετική ιστορία και τα οικολογικά πλαίσια. Με άμεσες παρατηρήσεις συμπεριφοράς και ένα φυλογενετικό πλαίσιο, αυτό το έργο επεκτείνει την κατανόησή μας για το πώς οι τρόποι μετακίνησης στα ζώα διαφοροποιούνται και επιβιώνουν μέσω της εξελικτικής ιστορίας.

Ο Yuuki Kawabata πραγματοποίησε αυτή την έρευνα με τους συν-πρώτους συγγραφείς Junya Taniguchi, Tsubasa Inoue και Kano Kohara από το Εργαστήριο Kawabata. Πρόσθετοι συνεργάτες περιλαμβάνουν τους Jung-Fu Huang, Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Kaohsiung, Ταϊβάν. Atsushi Hirai, Ενυδρείο Καρκινοειδών Susami, Wakayama, Ιαπωνία. Nobuaki Mizumoto, Πανεπιστήμιο Auburn, Αλαμπάμα, ΗΠΑ. και Fumio Takeshita, Μουσείο Φυσικής Ιστορίας & Ανθρώπινης Ιστορίας Kitakyushu, Ιαπωνία.