“旅行蜘蛛”的秘密：會(huì)“飛”的蜘蛛

2018年初，一款名為《旅行青蛙》的小游戲異軍突起，在不到一周的時(shí)間里迅速火遍全網(wǎng)，網(wǎng)友們紛紛加入了養(yǎng)蛙家庭，開啟了養(yǎng)“娃”模式！這只可愛的小青蛙會(huì)帶上“爸媽”準(zhǔn)備好的背包，去到某個(gè)地方旅行，最后帶回精美的照片。

“我的蛙蛙怎么還沒回來？”、“別說了，我家兒子都看了一下午書了，老媽不需要你上清華北大，快出去浪??！”、“呀，我的蛙蛙帶回來的明星片超好看！”。一時(shí)間，諸如此類的評(píng)論留言充斥著整個(gè)朋友圈。

近日，英國諾丁漢大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家和遺傳學(xué)家 Sara L Goodacre 博士在《英國皇家生物學(xué)會(huì)》（Royal Society of Biology）上發(fā)表題為 Gone with the wind 的研究報(bào)道，揭示了“旅行蜘蛛”的秘密。

Sara L Goodacre 博士是諾丁漢蜘蛛實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，該實(shí)驗(yàn)室利用蜘蛛作為模型系統(tǒng)進(jìn)行一系列的進(jìn)化、種群和保護(hù)遺傳研究。她通過研究蜘蛛絲的基因來了解它們是如何進(jìn)化的，并使蜘蛛能夠在全球范圍內(nèi)占據(jù)如此多樣化的位置。

研究人員發(fā)現(xiàn)，蜘蛛可以通過將蛛絲結(jié)成特定的形狀，進(jìn)而利用風(fēng)力等外力進(jìn)行被動(dòng)“旅行”，從而將自己飛向新領(lǐng)地。

蜘蛛的旅行

蜘蛛，是日常生活中十分常見的一類動(dòng)物，隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門的蛛形綱。雖然在我們的印象中，蜘蛛都長(zhǎng)一個(gè)樣，但實(shí)際上，從生物學(xué)的角度來看，蜘蛛的種類極為多。據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，全世界共有蜘蛛 110 科 3859 屬 42751 種（亞種），其中我國就有 67 科，3800 余種。

與此同時(shí)，在這龐大的種類數(shù)目之下，蜘蛛的形態(tài)和習(xí)性極為多樣，有結(jié)網(wǎng)捕食的，如圓蛛，也有狩獵捕食的，如捕鳥蛛。蜘蛛的分布是如此之廣，以至于有些種類甚至就生活在人類的屋檐之下，與我們朝夕共處。

著名昆蟲學(xué)家法布爾就在他的著作《昆蟲記》中對(duì)蜘蛛展開了詳細(xì)的描述（需要說明的是，蜘蛛并不是昆蟲）：正像我眼前所呈現(xiàn)的一樣，無論從舉止還是從顏色上講，條紋蜘蛛是我所知道的蜘蛛中最完美的一種。在它那胖胖的像榛子仁一般大小的身體上，有著黃、黑、銀三色相間的條紋，所以它的名字叫“條紋蜘蛛”。

蟹蛛

除此之外，《夏洛特的網(wǎng)》、《蜘蛛俠》等文學(xué)和影視作品中也有許多“蜘蛛元素”在其中。由此看來，不得不說蜘蛛似乎與人類有著特殊的聯(lián)系和緣分。

回歸正題，為什么會(huì)有“旅行蜘蛛”呢？

實(shí)際上，在自然界，動(dòng)物旅行是一件十分尋常的事，當(dāng)然，大多數(shù)時(shí)候，這種“旅行”稱之為遷徙更為恰當(dāng)。例如，我們常?？梢栽凇秳?dòng)物世界》中看到——角馬穿越非洲草原的大遷徙、大馬哈魚洄游到出生地產(chǎn)卵以及帝王蝴蝶飛行 3000 千米到目的地繁殖等待。

遷徙行為，使得這些動(dòng)物可以適應(yīng)不斷變化的氣候、獲得更充足的生存資源或者有利于種群內(nèi)的基因交流?？偠灾?，一切都是為了自身種群的延續(xù)，并且從另一種角度來看，遷徙行為也促進(jìn)了物種的進(jìn)化。

相對(duì)而言，飛行具有最強(qiáng)的遷移能力，因?yàn)樗蝗菀资艿降匦蔚戎T多因素的影響。飛行可以是主動(dòng)的，也可以是被動(dòng)的，也可以是兩者的混合。這決定于生物的一個(gè)或多個(gè)生命階段固有的生理結(jié)構(gòu)。比如，鳥類通過扇動(dòng)翅膀主動(dòng)飛行，而蒲公英的種子則是利用風(fēng)的力量被動(dòng)滑翔。

蜘蛛如何飛起來？

按照常規(guī)思維，蜘蛛似乎不太可能與飛行產(chǎn)生聯(lián)系——它們雖然有 8 條腿，但都是纖細(xì)柔弱的，并不能支撐飛行運(yùn)動(dòng)。令人驚訝的是，蜘蛛其實(shí)是通過將蛛絲結(jié)成特定的形狀，進(jìn)而利用風(fēng)力等外力進(jìn)行被動(dòng)飛行。

小蜘蛛（或剛成年的小蜘蛛）通過創(chuàng)造一個(gè)臨時(shí)的、絲狀的“風(fēng)帆”來“飛行”，這被稱之為“氣球”。它們會(huì)爬到高處，以一種“踮起腳尖”的姿勢(shì)，腹部朝上，在這樣做的同時(shí)釋放出一長(zhǎng)串蛛絲。

這條絲線一旦被風(fēng)抓住，就會(huì)產(chǎn)生足夠的升力把蜘蛛帶到空中。當(dāng)然，蜘蛛會(huì)主動(dòng)決定什么時(shí)候、什么情況下使用氣球，因?yàn)橐坏┥?，它們就無法控制自己的飛行方向，更無法控制何時(shí)何地著陸。

一只金錢蜘蛛“踮起腳尖”站在雛菊上，準(zhǔn)備乘“氣球”飛向新的牧場(chǎng)

但不管怎么說，氣球是蜘蛛到達(dá)新區(qū)域的一種策略，而且在很多情況下，這種策略使得它們可以第一個(gè)到達(dá)新的棲息地。例如，在進(jìn)化的時(shí)間框架中，這種行為使蜘蛛成為第一批從海底升起的、新生海洋島嶼的先鋒物種。

與此同時(shí)，蜘蛛的飛行行為也在一定程度上解釋了蜘蛛為何能在如此廣泛的地區(qū)保持多樣性和獨(dú)特性，甚至于適應(yīng)于人類現(xiàn)代都市高度多變的生活環(huán)境。

旅行的高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)

事實(shí)上，乘著氣球飛行是一種十分危險(xiǎn)的策略，因?yàn)橹┲胧菬o法控制飛行方向以及飛行時(shí)間的，這意味著如果在飛行途中遇到捕食者，比如鳥類，那么這些倒霉的蜘蛛幾乎是不能幸免的。此外，如果不能降落到適宜的棲息地環(huán)境，蜘蛛死亡的機(jī)率也會(huì)大大增加。

那么，為什么蜘蛛還會(huì)采取這種危險(xiǎn)的策略呢？

在自然界中，有句至理名言——存在即合理。高風(fēng)險(xiǎn)的行為一旦成功往往也意味著高回報(bào)，對(duì)于那些被限制在一個(gè)狹窄的生態(tài)位上物種來說，拿命賭一把，實(shí)際上也不是一件完全不能接受的事情。（PS：至少死得尊嚴(yán)一些……）

一個(gè)很好的例子就是英國的穴居Meta menardi蜘蛛，成年的蜘蛛對(duì)光線十分敏感，只能留在洞穴深處，但它們會(huì)把淚珠狀的卵囊掛在靠近洞口的地方，幼蛛從那里爬到外面，在它們還很小的時(shí)候就飛走了。

蜘蛛的繁殖能力極強(qiáng)，這也意味著附近合適的空棲息地并不會(huì)太多，那么，如果一些小蜘蛛可以通過飛行進(jìn)行長(zhǎng)距離遷徙，就可以減少來自近親、其他同屬蜘蛛甚至其他物種的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)還能有效預(yù)防密集型傳染病。

蜘蛛通過先將一條腿舉在空中來評(píng)估風(fēng)速

另一個(gè)不那么明顯的優(yōu)勢(shì)是，分散使個(gè)體能夠找到與它們不是近親的配偶，從而增加種群內(nèi)的基因交流。遺傳學(xué)家在很早之前就證明，近親交配產(chǎn)生的后代發(fā)生缺陷的概率會(huì)更大。這是因?yàn)?，近親交配產(chǎn)生的子代更可能遺傳到同樣的缺陷基因——因?yàn)楦改鸽p方的 DNA 有很大一部分是相同的。

事實(shí)上，自然界的物種都在可以避免這種現(xiàn)象，氣球蜘蛛很好地解決了近親繁殖的問題，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^蛛絲結(jié)成的特殊“風(fēng)帆”去到很遠(yuǎn)的地方，因此，對(duì)于具有遷徙行為的蜘蛛而言，兩個(gè)近親在成年后相遇的幾率很小。

當(dāng)然，凡事都有例外，有些社會(huì)性蜘蛛，并沒有表現(xiàn)出遷徙行為——它們對(duì)近親繁殖的容忍度至今仍是一個(gè)謎，盡管這個(gè)謎可能可以通過基因組學(xué)去解開。

不僅有飛行員，還有航海家

如上所述，飛行策略具有極大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橹┲胧菬o法控制著陸地點(diǎn)的，更重要的是，地球大部分表面都被水覆蓋，對(duì)于“熱氣球駕駛員”來說，最大的危險(xiǎn)之一就是降落在水上區(qū)域的幾率很高，因?yàn)樗鼈儫o法從這樣的環(huán)境中逃生。

然而，蜘蛛的真正能力在某種程度上也被忽略了，一項(xiàng)針對(duì)林蛛和四角蜘蛛的研究表明，一些個(gè)體實(shí)際上能夠利用它們的腿和蛛絲在淡水或海水表面航行。

這項(xiàng)研究中真正重要的發(fā)現(xiàn)是，雖然有些蜘蛛飛行員可能會(huì)不幸“墜機(jī)”，但它們還有另一個(gè)身份——航海家！只有同時(shí)擁有雙重身份，這些蜘蛛才能在遷徙途中的多變環(huán)境中存活下來。

蜘蛛已經(jīng)在地球上生活了好幾億年，在遭遇多次物種大滅絕之后，蜘蛛仍舊存活下來，可想而知，蜘蛛的生存能力是有多么強(qiáng)悍。上述的這些研究給我們展示了蜘蛛是如何利用蛛絲及其身體構(gòu)造實(shí)現(xiàn)飛行，并在某些特殊情況下，還能充當(dāng)“航海家”。

食物、資源、棲息地以及避免種內(nèi)斗爭(zhēng)和近親繁殖是驅(qū)使蜘蛛實(shí)施遷徙行為的主要?jiǎng)恿σ蛩兀c此同時(shí)，遷徙行為也讓蜘蛛可以更快地抵達(dá)新的棲息地環(huán)境，從而使得蜘蛛家族不斷壯大，屹立不倒！

看完這些，對(duì)于不起眼的小蜘蛛，你是不是又增加了一絲敬畏呢？