カニの象徴的な「横歩き」は、おそらく進化の歴史の中で一度だけ現れ、約2億年前の共通の祖先に由来し、それ以来「真のカニ」種の主要な特徴となっています。 関連する結果は、査読済みのプレプリントの形でジャーナル eLife に掲載されました。これまでのカニの移動パターンに関する最大規模の比較分析に基づいて、生きた観察と系統発生データを組み合わせて、この横歩きの進化的起源を追跡しました。

横方向の動きは、十脚目のカニの中で最も豊富な枝でもある「短脚」の象徴的な特徴です。研究チームは、横歩きはカニが捕食者を避けるのに役立つ可能性があると示唆しています。この移動方法により、カニはより予測不可能な方向に素早く逃げることができるからです。この論文の責任著者で日本の長崎大学大学院理工学研究科准教授の川畑裕樹氏は、真正カニの生態学的成功には横方向の移動が重要な役割を果たしている可能性があると述べた。現在、真のカニの既知種は約 7,904 種あり、その姉妹グループであるアノムラや近縁のグループであるアスタシデアよりもはるかに多いです。陸地、淡水、さらには深海など、さまざまな生息地に広く分布しています。典型的な「カニ型」の体型も、さまざまな系統で進化を繰り返してきました。この現象を「クラブ化」といいます。

真のカニの生物学に関する情報は豊富ですが、その運動行動に関するデータは比較的不足しています。本物のカニのほとんどは主に横歩きをしますが、一部の種は主に前方歩きもします。そのため、いくつかの重要な疑問が生じます。横歩きはいつ現れたのでしょうか?進化中に単独で何回登場したことか。そして、横歩きから主に前歩きに「後退」する系統はあるのでしょうか？

これらの質問に答えるために、研究者らは50種の本物のカニを選択し、その行動パターンを分析しました。彼らは標準的なビデオカメラを使用して、自然環境を模倣した円形のプラスチックアリーナで各カニの種を10分間撮影しました。運用上の制限により、各種につき 1 個体のみが記録されました。次にチームは、これらの行動観察を、以前に発表された本物のカニの系統樹と組み合わせました。この系統学的研究は、344 種の真のカニと 10 の遺伝子配列に基づいて、ほとんどの主要な系統の進化的関係を再構築しました。行動データと系統データは同じ種のグループを完全にはカバーしていないため、研究チームは進化ツリーを単純化し、44 属、5 科、1 上科を保持し、必要に応じて欠落している種を密接に関連したグループに置き換えました。

観察された50種のうち、35種は主に横歩き、15種は主に前方歩行でした。研究者らがこれらの移動パターンを進化系統図にマッピングしたところ、横歩きは真のカニの進化の歴史の中で一度だけ出現した可能性が高いことが判明した。分析の結果、この行動は、進化ツリーにおける真のカニの比較的「上位」グループであるユーブラキュラの基部にある祖先に由来しており、元々は進歩的な行動の主な祖先であり、その後の真のカニ系統の進化においても保持され続けたことが示されています。川畑氏は、この「単一の出来事」が、十脚類で独立して繰り返し起こる「カニ化」現象と対照的であると指摘した。これは、体の大きさと外観は何度も収束する可能性があるが、横歩きなどの行動の変化は比較的まれであることを示唆しています。

研究チームは、この行動パターンの変化が真のカニに重要な生存上の利点をもたらした可能性があると考えています。横方向の動きにより、カニは両方向に高速で移動できるようになり、捕食者を回避する能力が向上します。しかし、この研究では、横歩きの進化の閾値が高い可能性も指摘されている。なぜなら、この運動様式は、穴を掘る、摂食する、交尾するなどの他の重要な行動を妨げる可能性があるからである。現時点では、安定した典型的な横歩きはほぼ「本物のカニ」に特有のものであると思われます。カニグモ、ヨコバイヨコバイなど、他の少数の動物だけが、ある程度同様の移動運動を示すと考えられています。

この研究では、カニの成功を総合的に考慮する際に環境の変化も考慮に入れています。推定によると、本物のカニの横歩きは約2億年前のジュラ紀初期、三畳紀からジュラ紀の大量絶滅の直後に始まったとされています。この期間には、パンゲアの分裂の始まり、浅い海洋環境の大幅な拡大、いわゆる「中生代海洋革命」の初期段階など、地球環境に劇的な変化が見られました。科学者たちは、これらの変化が多くの新たな生態学的機会を生み出し、真のカニの放射線進化の段階を提供したと信じています。

川畑教授は、カニの真の多様化における「新規形質」と環境変化の相対的な役割をさらに明らかにするには、形質依存性の多様化分析、化石記録と組み合わせた時間スケールの再構成、側方歩行と適応的優位性を直接結び付ける性能試験など、さらなる研究が必要であると指摘した。同氏は、今回の研究結果は、カニの横方向の動きは稀ではあるが革新的な形質であり、生態学的成功に重要な役割を果たしている可能性があることを浮き彫りにしていると述べた。このイノベーションは、一方では新たな適応空間を切り開く可能性がありますが、他方では系統史や生態環境によって制約を受けます。この研究は、直接的な行動観察と系統発生の枠組みに基づいて、動物の運動パターンがどのように発生し、多様化し、進化の過程でどのように保存されるのかについての理解を広げます。