槍蝦如何演化出致命的聲學武器？漸進的關節改變

　　2018年02月08日 08:30 新浪科技

　　

　　槍蝦（槍蝦科Alpheidae的種類）具有一大一小兩隻蝦螯，當它們把大螯快速合上時，就會產生一道強有力的水流，同時發出比槍聲還要巨大的聲響。

　　

　　通過形態觀察和三維建模，科學家構建了槍蝦大螯演化的不同階段。

　　新浪科技訊 北京時間2月8日消息，據國外媒體報道，海洋中有一些蝦類具有令人驚嘆的武器。槍蝦（槍蝦科Alpheidae的種類）具有一大一小兩隻蝦螯，當它們把大螯快速合上時，就會產生一道強有力的水流，同時發出巨大的聲響——比槍聲還響亮，高達210分貝——並激發出轉瞬即逝的氣泡，其內部溫度可高達5000攝氏度。槍蝦利用這種令人印象深刻「衝擊波」武器來擊昏、殺死獵物。

　　那麼，這種小巧的物種是如何演化出一個能觸發空穴現象的大螯的呢？這其中需要什麼機關？一支國際研究團隊對槍蝦大螯的演化史進行了深入分析，發現問題的關鍵在於大螯的連接處。

　　根據近期發表於《當代生物學》（Current Biology）雜誌上的論文，研究這一特徵演化的問題在於「蝦螯閉合速度是否快得足夠產生空穴氣泡？」這意味著，研究者必須弄清楚槍蝦大螯的外形是如何緩慢演化，並在突然間獲得了打出氣泡的能力。

　　通過形態觀察和三維建模，科學家構建了槍蝦大螯演化的不同階段。一切都開始於「樞軸關節」，即只能使蝦螯開合的最簡單關節。其他蝦類很快演化出了滑動關節，即蝦螯有了既能扭轉又能前後移動的活動部分。槍蝦的另一隻螯就具有這樣的關節，但是不會產生氣泡或發出巨響。

　　最終，一些蝦類能將滑動關節張開並儲存能量，然後再快速合上，將能量釋放。這一機制不斷改進，最終使蝦螯閉合時能產生空穴氣泡。閉合速度最快的蝦類完全失去了滑動關節，而只是用一個能豎起來的樞軸關節來完成閉合操作。這一現象在兩個科的蝦類中獨立出現。

　　不過，研究人員也指出，這些關節之間的界限並沒有脫節——緩慢、持續的演化改變為變得更加複雜的蝦螯帶來了新的功能。雖然這項研究可能需要大量的推論或部分假設，但科學家認為，他們的方法將有助於解釋其他動物中出現的新奇功能。例如，壁虎如何演化出具有黏性的肉墊？為什麼一些白蟻能噴灑驅逐螞蟻的化學物質？

　　演化可以使動物出現一些非常奇特的新功能，但顯而易見的是，這些功能必須來自一些漸進的演化改變。（任天）