Знаменитая «ходьба боком» крабов, скорее всего, появилась только один раз в истории эволюции, беря свое начало от общего предка около 200 миллионов лет назад, и с тех пор стала основной особенностью видов «настоящих крабов». Соответствующие результаты были опубликованы в журнале eLife в виде рецензируемого препринта. На основе крупнейшего на сегодняшний день сравнительного анализа моделей передвижения крабов живые наблюдения и филогенетические данные были объединены, чтобы проследить эволюционное происхождение этого движения боком.

Боковое движение — характерная особенность «брахюры», которая также является самой распространенной ветвью крабов отряда Decapoda. Исследовательская группа предполагает, что боковое движение может помочь крабам избегать хищников, поскольку этот способ передвижения позволяет им быстро убегать в более непредсказуемых направлениях. Хироки Кавахата, автор статьи и доцент Высшей школы науки и технологий Университета Нагасаки в Японии, сказал, что боковое движение может играть важную роль в экологическом успехе настоящих крабов. В настоящее время известно около 7904 видов настоящих крабов, что намного больше, чем их родственная группа Anomura и близкородственная группа Astacidea. Они широко распространились в различных средах обитания, таких как суша, пресная вода и даже глубокое море. Их типичная «крабовидная» форма тела также неоднократно менялась в разных линиях. Это явление называется «крабификация».

Хотя информации о биологии настоящих крабов много, данных об их двигательном поведении относительно мало. Большинство настоящих крабов в основном ходят боком, но некоторые виды также ходят преимущественно вперед, что поднимает несколько ключевых вопросов: когда появилось боковое ходьба? Сколько раз оно появлялось независимо в ходе эволюции? И существуют ли линии, которые «отступают» от ходьбы на боку к ходьбе преимущественно вперед?

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи выбрали 50 видов настоящих крабов и проанализировать их модели движения. Они использовали стандартную видеокамеру, чтобы снимать каждый вид крабов в течение 10 минут на круглой пластиковой арене, имитирующей естественную среду. Из-за оперативных ограничений была зарегистрирована только одна особь каждого вида. Затем команда объединила эти поведенческие наблюдения с ранее опубликованным филогенетическим древом настоящих крабов. Это филогенетическое исследование реконструировало эволюционные взаимоотношения большинства основных линий на основе 344 видов настоящих крабов и 10 последовательностей генов. Поскольку поведенческие и филогенетические данные не полностью охватывают одну и ту же группу видов, исследовательская группа упростила эволюционное древо, сохранив 44 рода, 5 семейств и 1 надсемейство, и при необходимости заменила отсутствующие виды близкородственными группами.

Среди 50 наблюдаемых видов 35 видов в основном шли боком, а 15 видов - преимущественно вперед. Когда исследователи нанесли эти модели передвижения на эволюционное древо, они обнаружили, что ходьба боком, скорее всего, появлялась только один раз в истории эволюции настоящих крабов. Анализ показывает, что такое поведение произошло от предка у основания Евбрахюры, относительно «высшей» группы настоящих крабов на эволюционном древе, который изначально был главным предком прогрессивного поведения и продолжал сохраняться в последующей эволюции истинной линии крабов. Кавахата указывал, что это «единичное событие» контрастирует с явлением «крабификации», которое происходит неоднократно и независимо у десятиногих. Это говорит о том, что размер тела и внешний вид могут многократно совпадать, тогда как поведенческие изменения, такие как ходьба боком, встречаются относительно редко.

Исследовательская группа считает, что это изменение в моделях движения могло принести важные преимущества для выживания настоящим крабам. Боковое движение позволяет крабу двигаться с высокой скоростью в обоих направлениях, улучшая его способность уклоняться от хищников. Но исследование также показало, что эволюционный порог ходьбы боком может быть высоким, поскольку этот способ передвижения может мешать другим ключевым формам поведения, таким как рытье нор, кормление и спаривание. В настоящее время кажется, что устойчивая и типичная ходьба боком почти уникальна для «настоящих крабов». Считается, что лишь немногие другие животные, такие как пауки-крабы, нимфальные цикадки и т. д., в определенной степени демонстрируют подобное передвижение.

В исследовании также учитывались изменения окружающей среды при общем рассмотрении успеха краба. По оценкам, боковое ходьба настоящих крабов зародилась около 200 миллионов лет назад в ранней юре, вскоре после триасово-юрского массового вымирания. В этот период произошли драматические изменения в окружающей среде Земли, включая начало распада Пангеи, значительное расширение мелководной морской среды и ранние стадии так называемой «Мезозойской морской революции». Ученые полагают, что эти изменения создали большое количество новых экологических возможностей и обеспечили основу для радиационной эволюции настоящих крабов.

Кавахата отметил, что для дальнейшего выяснения относительной роли «новых признаков» и изменений окружающей среды в истинной диверсификации крабов необходима дополнительная работа, такая как анализ диверсификации, зависящий от признаков, реконструкция временной шкалы в сочетании с записями окаменелостей и тесты производительности, которые напрямую связывают боковое перемещение с адаптивными преимуществами. Он сказал, что текущие результаты подчеркивают, что боковое движение краба — редкая, но инновационная черта, которая может сыграть важную роль в его экологическом успехе. С одной стороны, эта инновация может открыть новое адаптивное пространство, но, с другой стороны, она ограничена филогенетической историей и экологической средой. Эта работа, основанная на прямых поведенческих наблюдениях и филогенетических основах, расширяет наше понимание того, как модели движения животных возникают, разнообразятся и сохраняются на протяжении эволюционного времени.