螃蟹已經進化了五次——為什麼相同的形式不斷出現在自然界中？

查爾斯達爾文相信進化創造了「無盡的最美麗的形式」。這是一個很好的觀點，但它並不能解釋為什麼進化會不斷產生螃蟹。

長期以來，科學家們一直想知道進化的能力是否有限，或者達爾文的想法是否正確。真相可能介於兩者之間。

雖然可能進化的物種數量似乎沒有上限，但這些物種可以進化成多少種基本形式可能存在限制。類蟹生物的進化可能就是最好的例子之一，因為它們進化的不止一次，至少有五次。

螃蟹屬於甲殼類動物，稱為十足目——字面意思是「十足」，因為它們有五對步行腿。一些十足類動物，如龍蝦和蝦，有一個厚實、肌肉發達的腹部，這是我們食用的動物的大部分。龍蝦的腹部快速一彈，就可以向後射擊並躲避捕食者。

相比之下，螃蟹有一個壓縮的腹部，隱藏在扁平但加寬的胸部和外殼下。這使他們能夠鑽進岩石裂縫中尋求保護。進化不斷地找到這個解決方案，因為它在類似的環境下運作良好。

五組「螃蟹」

帝王蟹是從 Anomura 內類似龍蝦的祖先進化而來的

最大的蟹類是Brachyura（真蟹），包括食用蟹和大西洋藍蟹。他們有一個同樣是螃蟹形狀的祖先。一些物種已經「向後」進化並再次拉直它們的腹部。另一大類是 Anomura（假蟹），其祖先看起來更像龍蝦。

然而，至少有四組 Anomura——海綿蟹、瓷蟹、帝王蟹和澳大利亞大閘蟹——以與真正的螃蟹大致相同的方式獨立進化成類蟹形態。和真正的螃蟹一樣，它們緊湊的身體更具防禦性，並且可以更快地側身移動。

這意味著「螃蟹」不是一個真正的生物群。它們是十足類動物樹中分支的集合，進化成看起來相同。

毛石蟹

但螃蟹也不例外。

類似的事情發生在鳥類從有羽毛的恐龍進化而來的過程中。羽毛最初的進化可能是為了絕緣、吸引配偶、保護卵子，也可能是作為捕捉獵物的「網」 。數百萬年後，羽毛拉長並呈流線型以便飛行。

古生物學家對細節意見不一，但所有現代鳥類（新鳥）都是在大滅絕導致其他恐龍滅絕之後從地棲祖先進化而來的。然而，其他恐龍類群（包括傷齒龍科和馳龍科）也更早地進化出長有羽毛的翅膀和飛行能力。其中一些，如小盜龍，有四個翅膀。

小盜龍有兩對翅膀

重新播放生命的磁帶

不幸的是，我們無法進行進化實驗來觀察相同的事情是否不斷發生，因為這需要數億年的時間。但是生命的歷史已經為我們做了類似的事情，當密切相關的血統在不同的大陸上進化和多樣化時。在許多情況下，這些祖系反覆提出相同或幾乎相同的問題解決方案。

最好的例子之一是我們自己的群體，即哺乳動物。

有兩大類現存哺乳動物。胎盤動物（包括我們）和有袋動物（有袋的哺乳動物，能生出小孩子）。這兩個群體在1 億多年前從同一個共同祖先進化而來，有袋動物主要分布在澳大拉西亞和美洲，而胎盤動物則分布在其他地方。

這種隔離導致了兩次幾乎獨立的「實驗」運行，以了解可以用哺乳動物的身體計劃做什麼。有袋類和胎盤類的鼴鼠、老鼠、食蟻獸、滑翔機和貓。甚至還有袋狼（袋狼，於 1936 年滅絕），其頭骨和牙齒與胎盤狼的相匹配，細節驚人。

有袋類袋狼（左）和胎盤狼（右）的頭骨表現出驚人的趨同性，儘管它們在不同的大陸上演化不同

獨立進化的不僅是身體形態，還有器官和其他結構。人類擁有複雜的相機眼睛，帶有晶狀體、虹膜和視網膜。魷魚和章魚是軟體動物，與蝸牛和蛤蜊的親緣關係更近，它們也進化出了具有相同組件的照相機眼睛。

更普遍地說，眼睛在不同的動物群體中可能已經獨立進化了多達40 次。即使是沒有大腦的箱形水母，其四隻觸手的底部也有帶晶狀體的眼睛。

我們看得越多，發現的就越多。頜骨、牙齒、耳朵、鰭、腿和翅膀等結構在整個動物生命樹中都在獨立進化。

最近，科學家們發現趨同也發生在分子水平上。眼睛中的視蛋白分子將光子轉化為化學能，使人類能夠看到，與箱形水母中的視蛋白分子非常相似，並且以這種方式平行進化。更奇怪的是，像鯨魚和蝙蝠這樣不同的動物在使它們能夠回聲定位的基因上具有驚人的趨同性。

人類真的獨一無二嗎？

許多我們喜歡認為使人類與眾不同的東西已經被其他地方的進化所重塑。像烏鴉和烏鴉這樣的鴉科動物具有解決問題的智慧，並且與貓頭鷹一樣可以使用簡單的工具。

鯨魚和海豚具有複雜的社會結構，它們的大腦袋使它們能夠發展出語言。海豚在多石海底覓食時，會使用海綿等工具遮住鼻子。章魚也使用工具並通過觀察其他章魚的情況來學習。

章魚 marginatus 隱藏在東帝汶的兩個貝殼之間

如果地球上的事物繼續以類似的方式進化，那麼如果生命在宇宙的其他地方進化，它們也有可能遵循相關的過程。這可能意味著外星人看起來比我們想像的更不陌生，更熟悉。