게의 상징적인 "옆으로 걷기"는 진화 역사에서 단 한 번만 나타났을 가능성이 크며, 약 2억년 전 공통 조상에서 유래했으며 이후 "진정한 게" 종의 주요 특징이 되었습니다.관련 결과는 동료 검토 사전 인쇄 형식으로 eLife 저널에 게재되었습니다. 게의 운동에 대한 현재까지의 최대 규모의 비교 분석을 바탕으로, 살아있는 관찰과 계통발생 데이터를 결합하여 이러한 옆으로 걷기의 진화적 기원을 추적했습니다.
측면 움직임은 십각목 게 중에서 가장 풍부한 가지인 브라키우라(Brachyura)의 특징적인 특징입니다. 연구팀은 옆으로 걷는 것이 게가 포식자를 피하는 데 도움이 될 수 있다고 제안합니다. 이러한 움직임 방식을 통해 게는 더 예측할 수 없는 방향으로 빠르게 탈출할 수 있기 때문입니다. 논문의 교신저자이자 일본 나가사키 대학 과학 기술 대학원 부교수인 히로키 가와하타(Hiroki Kawahata)는 측면 운동이 진정한 게의 생태적 성공에 중요한 역할을 할 수 있다고 말했습니다. 현재 참게의 알려진 종은 약 7,904종으로, 자매 그룹인 Anomura와 밀접하게 관련된 그룹인 Astacidea보다 훨씬 많습니다. 육지, 담수, 심해 등 다양한 서식지에 널리 퍼져 있습니다. 그들의 전형적인 "게 모양" 체형은 또한 다양한 계통에서 반복적으로 진화했습니다. 이 현상을 "crabification"이라고합니다.
진짜 게의 생물학에 관한 풍부한 정보가 있지만, 그들의 운동 행동에 관한 데이터는 상대적으로 부족합니다. 대부분의 진짜 게는 주로 옆으로 걷지만, 일부 종은 주로 앞으로 걷기도 하는데, 이는 몇 가지 중요한 질문을 제기합니다. 언제 측면 걷기가 나타났습니까? 진화하는 동안 몇 번이나 독립적으로 나타났습니까? 그리고 측면 보행에서 주로 전방 보행으로 "후퇴"하는 계통이 있습니까?
이러한 질문에 답하기 위해 연구자들은 진짜 게 50종을 선택하여 그들의 움직임 패턴을 분석했습니다. 그들은 표준 비디오 카메라를 사용하여 자연 환경을 시뮬레이션한 원형 플라스틱 경기장에서 각 게 종을 10분 동안 촬영했습니다. 운영상의 한계로 인해 각 종별로 한 개체만 기록되었습니다. 그런 다음 팀은 이러한 행동 관찰을 이전에 발표된 실제 게의 계통발생수와 결합했습니다. 이 계통발생 연구는 344종의 참게와 10개의 유전자 서열을 기반으로 대부분의 주요 계통의 진화 관계를 재구성했습니다. 행동 데이터와 계통발생 데이터가 동일한 종 그룹을 완전히 포괄하지 않기 때문에 연구팀은 44개 속, 5개 과, 1개 상과를 유지하면서 진화계통도를 단순화하고, 필요한 경우 누락된 종을 밀접하게 관련된 그룹으로 대체했습니다.
관찰된 50종 중 35종은 주로 옆으로 걸었고, 15종은 주로 앞으로 걸어갔다. 연구자들이 이러한 운동 패턴을 진화계통에 매핑했을 때, 옆으로 걷는 것은 진짜 게의 진화 역사에서 단 한 번만 나타날 가능성이 가장 높다는 것을 발견했습니다. 분석에 따르면 이러한 행동은 원래 진보적 행동의 주요 조상이었던 진화 계통도에서 상대적으로 "상위"인 참게 그룹인 유브라키우라(Eubrachyura) 기저의 조상에서 유래했으며 이후의 진정한 게 혈통의 진화에서 계속 유지되었습니다. 가와하타는 이 '단일 사건'이 십각목에서 반복적이고 독립적으로 일어나는 '게화' 현상과 대조된다고 지적했다. 이는 신체 크기와 외모가 여러 번 수렴할 수 있는 반면, 옆으로 걷는 등의 행동 변화는 상대적으로 드물다는 것을 의미합니다.
연구팀은 이러한 움직임 패턴의 변화가 게에게 중요한 생존 이점을 제공했을 수 있다고 믿습니다. 측면 이동을 통해 게는 양방향으로 고속으로 이동할 수 있어 포식자를 회피하는 능력이 향상됩니다. 그러나 이 연구는 또한 옆으로 걷기의 진화적 역치가 높을 수 있다는 점을 지적했습니다. 왜냐하면 이러한 움직임 모드가 굴 파기, 먹이주기, 짝짓기와 같은 다른 주요 행동을 방해할 수 있기 때문입니다. 현재 안정적이고 전형적인 옆으로 걷는 것은 "진짜 게"의 거의 독특한 것 같습니다. 게거미, 애벌레 멸구 등과 같은 소수의 다른 동물들만이 어느 정도 유사한 운동을 보이는 것으로 생각됩니다.
이 연구는 또한 게의 성공을 전반적으로 고려할 때 환경 변화를 고려합니다. 추정에 따르면, 진짜 게의 옆으로 걷기는 약 2억년 전 트라이아스기-쥐라기 대량멸종 직후인 쥐라기 초기에 시작되었습니다. 이 시기에는 판게아가 분열되기 시작하고 얕은 해양 환경이 크게 확장되며 소위 '중생대 해양 혁명'이 시작되는 등 지구 환경에 극적인 변화가 일어났습니다. 과학자들은 이러한 변화가 수많은 새로운 생태학적 기회를 창출했으며 진정한 게의 방사선 진화를 위한 무대를 제공했다고 믿습니다.
Kawahata는 진정한 게 다양화에서 "새로운 특성"과 환경 변화의 상대적인 역할을 더 명확히 하기 위해서는 특성 의존적 다양화 분석, 화석 기록과 결합된 시간 규모 재구성, 측면 보행과 적응 이점을 직접 연결하는 성능 테스트와 같은 더 많은 작업이 필요하다고 지적했습니다. 그는 이번 연구 결과는 게의 측면 이동이 생태학적 성공에 중요한 역할을 할 수 있는 드물지만 혁신적인 특성임을 강조한다고 말했습니다. 한편으로 이러한 종류의 혁신은 새로운 적응 공간을 열 수 있습니다. 반면에 계통 발생 역사와 생태 환경에 의해 제약을 받습니다. 직접적인 행동 관찰과 계통발생적 틀을 바탕으로 한 이 연구는 동물의 움직임 패턴이 진화의 시간에 걸쳐 어떻게 발생하고, 다양화하고, 보존되는지에 대한 우리의 이해를 넓혀줍니다.