印度-西太平洋是地球上最大、生物多樣性最強(qiáng)的海洋生態(tài)系統(tǒng)，它所支持的許多物種的范圍都相當(dāng)廣泛。查爾斯·達(dá)爾文在《物種起源》一書中指出，“……許多魚類從太平洋一直延伸到印度洋，許多貝殼在太平洋東部島嶼和非洲東部海岸很常見，位于幾乎完全相反的緯度上。”

乍一看，同樣的模式似乎也適用于螃蟹。珊瑚礁上常見的綠蟹（chlorodielline crab）長得如此相似，以至于科學(xué)家們很難僅根據(jù)外表來區(qū)分這一群體中的物種。但近日，由佛羅里達(dá)州自然歷史博物館領(lǐng)導(dǎo)的發(fā)表在《分子系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化》（Molecular Phylogenetics and Evolution，2023）上的一項(xiàng)研究指出了印度-西太平洋珊瑚礁中隱藏的螃蟹多樣性。該研究揭示了印度-西太平洋統(tǒng)一規(guī)則的一個(gè)令人驚訝的特例。雖然范圍不重疊的綠蟹物種通常幾乎相同，但那些占據(jù)同一區(qū)域的物種有一個(gè)獨(dú)特的特征。

圖片說明：在印度-西太平洋的珊瑚礁中，包括澳大利亞的大堡礁，綠蟹（Chlorodielline crab）種類最多，數(shù)量最多。圖源：《澳大利亞大堡礁》（1893年）（CCO）中的珊瑚插圖；螃蟹圖片由佛羅里達(dá)自然歷史博物館提供。

第一作者、前佛羅里達(dá)自然歷史博物館博士后研究員Robert Lasley說：“它們看起來都是一樣的，一旦比較它們的生殖肢（gonopod），就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常具有物種特異性。”

生殖肢是一種用于繁殖的特殊附肢，在不同的節(jié)肢動(dòng)物群中進(jìn)化了多次，包括甲殼類動(dòng)物、飛蛾和蝴蝶，以及馬陸（millipede）。它們被各種各樣地用于精子轉(zhuǎn)移和扣合，在螃蟹身上，它們有時(shí)會(huì)配備精致的褶皺，使它們看起來像鏟和雞冠。

綠蟹在珊瑚三角區(qū)尤其多樣化，那里的公海被從印度尼西亞延伸到所羅門群島的廣闊群島所點(diǎn)綴。這些島嶼周圍的淺水區(qū)支持著世界上大約76%的珊瑚物種和超過四分之一的珊瑚礁魚類。綠蟹，大多數(shù)生長不超過玉米粒，位于這些生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的底部。

在確定為何它們有如此不同的生殖肢前，Lasley首先必須弄清楚綠蟹類物種是如何相互關(guān)聯(lián)的，這是他通過分析從博物館標(biāo)本中提取的DNA來完成的。然后，作者團(tuán)隊(duì)補(bǔ)充了關(guān)于每個(gè)物種的范圍和它們生殖肢形狀的信息。

他們的發(fā)現(xiàn)讓他們找到了海洋生物學(xué)中最令人困惑的謎團(tuán)之一。自然選擇需要一些關(guān)鍵成分來創(chuàng)造新物種，但其中最關(guān)鍵的兩個(gè)是基因變異和分離。在陸地上，漫游的動(dòng)物一直處于孤立狀態(tài)，但在海洋環(huán)境中，物種形成過程中的這一步可能更難實(shí)現(xiàn)。

包括螃蟹在內(nèi)的許多海洋無脊椎動(dòng)物都有幼蟲期。在幼蟲期，個(gè)體以微小浮游生物的形式在世界海洋中漂移。由于它們具有強(qiáng)大的遠(yuǎn)距離擴(kuò)散能力，它們?nèi)绾伪３肿銐蜷L的隔離時(shí)間，以便進(jìn)化產(chǎn)生多樣性？

這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，純粹的距離和時(shí)間也可能成為障礙。許多綠蟹的活動(dòng)范圍遍及整個(gè)印度-西太平洋。基因分析顯示，這些神秘物種的DNA在數(shù)百萬年的時(shí)間里慢慢積累了差異。

但直到近緣物種在長期分離后團(tuán)聚，這些基因差異才以一種獨(dú)特的方式明顯表現(xiàn)出來。幾乎在所有情況下，范圍重疊的近緣物種都有形狀獨(dú)特的生殖肢，但在其他方面看起來完全一樣。

Lasley說：“我們可以說，這些螃蟹在不同的地理區(qū)域開始發(fā)生基因分化，然后生殖肢的分化是物種形成過程中的一個(gè)重要部分，物種形成過程發(fā)生在事物的末端。”

圖片說明：圖表摘要。圖源：作者供圖，Molecular Phylogenetics and Evolution (2023). DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107710）

參考文獻(xiàn)：

1. Molecular Phylogenetics and Evolution (2023). DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107710

2. https://phys.org/news/2023-03-scientists-hidden-crab-diversity-coral.html

編譯：Daisy

審核：Victoria

編輯：Tommy

來源: 中國綠發(fā)會(huì)