似乎没有理想的腿数。人类有两只,狗有四只,昆虫有六只,千足虫可以有1000多只。那么是什么让蜘蛛选择了八条腿呢?
纽约州立大学教授托马斯·赫格纳说:“我认为最好的答案也是最简单的答案是,蜘蛛有八条腿,因为它们的父母有。”
如果我们追溯到大约5亿年前,即寒武纪中期,八条腿的蜘蛛父母的继承,我们就可以找到螯肢动物谱系的根源,螯肢动物是一组包含蜘蛛的节肢动物。如果我们再往前追溯,追溯到5.41亿年前,我们发现了生活在海洋中的lobopods,所有节肢动物的祖先。
“lobopod”这个名字并不是指单一的物种,而是指身体相当简单的多种物种。基本上,它们是身体分节的蠕虫状生物。每个片段都有大致相同的短粗腿,这种模式沿着它们的身体长度延续。
随着蜥脚类动物的进化,它们开始专门化腿和融合身体部位。早期的螯肢动物似乎将它们的小身体部分融合成了两个大的部分:头部和腹部。科学家们不确定原因,但头部保留了双腿,腹部失去了双腿。到3.15亿年前蜘蛛出现时,它们继承了一个可能已经有1.5亿年历史的身体计划。
目前尚不清楚是哪种环境压力导致了螯肢类在八条腿的排列上定居下来。
“这些腿实际上是它们嘴巴的一部分,”芝加哥大学附属海洋生物实验室主任、发育生物学家尼帕姆·帕特尔说。
因为蜘蛛、昆虫、甲壳类动物和千足虫都是从一个祖先进化而来的,这个祖先可能有一个分段的身体,每个分段上都有一组附属物,所以这些物种只是基本计划上经过高度修改的重复部分。根据Patel的说法,所有节肢动物的附肢——包括腿、触角甚至下颌(颌骨)——都可以追溯到一个短粗的足类附肢。
拿一只螳螂虾。它用一束小腿在分节的腹部游动。在头胸部(融合的头部和胸部)是它的行走腿,然后在它的嘴附近是小附属物,它们不仅构成了它的下巴,还把食物扫进嘴里帮助它进食。
把它比作一种腹部没有附属物的昆虫。但它的胸部有六条腿,而它的头部和嘴巴基本上都像螳螂虾的一样。
然后是蜘蛛。
帕特尔说:“如果你观察一个蜘蛛胚胎,它看起来和昆虫胚胎一模一样。”。“除了它只在头上长腿。但它不是把腿当作口器,而是用腿走路。”
蜘蛛走路时脸上有附属物的原因可以追溯到叶足类动物和最初的螯肢类身体计划。虽然现代节肢动物因其特殊的附肢而被宠坏,但叶足类动物是蠕虫状生物,有许多大致相似的附肢。
“最初,所有的腿都是一样的,但后来,第一个附肢被区分为感觉附肢,比如感知和抓取食物。”
从那时起,蜘蛛的螯肢祖先开始与其他群体分化。在昆虫和甲壳类动物的祖先身上,龙虾足类的多任务前部附属物失去了抓取和进食能力,变成了被称为触角的特殊感觉结构。但对于螯肢类来说,这些附属物失去了感官能力,变成了尖牙。
同时,螯肢的第二对腿进化成了一组被称为足须的抓附肢;以下四组腿仍然是行走的腿,之后所有的附肢都消失了。