图片来源@视觉中国

文 | 学术头条

2018年初，一款名为《旅行青蛙》的小游戏异军突起，在不到一周的时间里迅速火遍全网，网友们纷纷加入了养蛙家庭，开启了养“娃”模式！这只可爱的小青蛙会带上“爸妈”准备好的背包，去到某个地方旅行，最后带回精美的照片。

“我的蛙蛙怎么还没回来？”、“别说了，我家儿子都看了一下午书了，老妈不需要你上清华北大，快出去浪啊！”、“呀，我的蛙蛙带回来的明星片超好看！”。一时间，诸如此类的评论留言充斥着整个朋友圈。

近日，英国诺丁汉大学的进化生物学家和遗传学家 Sara L Goodacre 博士在《英国皇家生物学会》（Royal Society of Biology）上发表题为 Gone with the wind 的研究报道，揭示了“旅行蜘蛛”的秘密。

Sara L Goodacre 博士是诺丁汉蜘蛛实验室的负责人，该实验室利用蜘蛛作为模型系统进行一系列的进化、种群和保护遗传研究。她通过研究蜘蛛丝的基因来了解它们是如何进化的，并使蜘蛛能够在全球范围内占据如此多样化的位置。

研究人员发现，蜘蛛可以通过将蛛丝结成特定的形状，进而利用风力等外力进行被动“旅行”，从而将自己飞向新领地。

蜘蛛的旅行 

蜘蛛，是日常生活中十分常见的一类动物，隶属于节肢动物门的蛛形纲。虽然在我们的印象中，蜘蛛都长一个样，但实际上，从生物学的角度来看，蜘蛛的种类极为多。据文献统计，全世界共有蜘蛛 110 科 3859 属 42751 种（亚种），其中我国就有 67 科，3800 余种。

与此同时，在这庞大的种类数目之下，蜘蛛的形态和习性极为多样，有结网捕食的，如圆蛛，也有狩猎捕食的，如捕鸟蛛。蜘蛛的分布是如此之广，以至于有些种类甚至就生活在人类的屋檐之下，与我们朝夕共处。

著名昆虫学家法布尔就在他的著作《昆虫记》中对蜘蛛展开了详细的描述（需要说明的是，蜘蛛并不是昆虫）：正像我眼前所呈现的一样，无论从举止还是从颜色上讲，条纹蜘蛛是我所知道的蜘蛛中最完美的一种。在它那胖胖的像榛子仁一般大小的身体上，有着黄、黑、银三色相间的条纹，所以它的名字叫“条纹蜘蛛”。

除此之外，《夏洛特的网》、《蜘蛛侠》等文学和影视作品中也有许多“蜘蛛元素”在其中。由此看来，不得不说蜘蛛似乎与人类有着特殊的联系和缘分。

回归正题，为什么会有“旅行蜘蛛”呢？

实际上，在自然界，动物旅行是一件十分寻常的事，当然，大多数时候，这种“旅行”称之为迁徙更为恰当。例如，我们常常可以在《动物世界》中看到——角马穿越非洲草原的大迁徙、大马哈鱼洄游到出生地产卵以及帝王蝴蝶飞行 3000 千米到目的地繁殖等待。

迁徙行为，使得这些动物可以适应不断变化的气候、获得更充足的生存资源或者有利于种群内的基因交流。总而言之，一切都是为了自身种群的延续，并且从另一种角度来看，迁徙行为也促进了物种的进化。

相对而言，飞行具有最强的迁移能力，因为它不容易受到地形等诸多因素的影响。飞行可以是主动的，也可以是被动的，也可以是两者的混合。这决定于生物的一个或多个生命阶段固有的生理结构。比如，鸟类通过扇动翅膀主动飞行，而蒲公英的种子则是利用风的力量被动滑翔。

蜘蛛如何飞起来？

按照常规思维，蜘蛛似乎不太可能与飞行产生联系——它们虽然有 8 条腿，但都是纤细柔弱的，并不能支撑飞行运动。令人惊讶的是，蜘蛛其实是通过将蛛丝结成特定的形状，进而利用风力等外力进行被动飞行。

小蜘蛛（或刚成年的小蜘蛛）通过创造一个临时的、丝状的“风帆”来“飞行”，这被称之为“气球”。它们会爬到高处，以一种“踮起脚尖”的姿势，腹部朝上，在这样做的同时释放出一长串蛛丝。

这条丝线一旦被风抓住，就会产生足够的升力把蜘蛛带到空中。当然，蜘蛛会主动决定什么时候、什么情况下使用气球，因为一旦升空，它们就无法控制自己的飞行方向，更无法控制何时何地着陆。

但不管怎么说，气球是蜘蛛到达新区域的一种策略，而且在很多情况下，这种策略使得它们可以第一个到达新的栖息地。例如，在进化的时间框架中，这种行为使蜘蛛成为第一批从海底升起的、新生海洋岛屿的先锋物种。

与此同时，蜘蛛的飞行行为也在一定程度上解释了蜘蛛为何能在如此广泛的地区保持多样性和独特性，甚至于适应于人类现代都市高度多变的生活环境。

旅行的高风险、高回报

事实上，乘着气球飞行是一种十分危险的策略，因为蜘蛛是无法控制飞行方向以及飞行时间的，这意味着如果在飞行途中遇到捕食者，比如鸟类，那么这些倒霉的蜘蛛几乎是不能幸免的。此外，如果不能降落到适宜的栖息地环境，蜘蛛死亡的机率也会大大增加。

那么，为什么蜘蛛还会采取这种危险的策略呢？

在自然界中，有句至理名言——存在即合理。高风险的行为一旦成功往往也意味着高回报，对于那些被限制在一个狭窄的生态位上物种来说，拿命赌一把，实际上也不是一件完全不能接受的事情。（PS：至少死得尊严一些……）

一个很好的例子就是英国的穴居Meta menardi蜘蛛，成年的蜘蛛对光线十分敏感，只能留在洞穴深处，但它们会把泪珠状的卵囊挂在靠近洞口的地方，幼蛛从那里爬到外面，在它们还很小的时候就飞走了。

蜘蛛的繁殖能力极强，这也意味着附近合适的空栖息地并不会太多，那么，如果一些小蜘蛛可以通过飞行进行长距离迁徙，就可以减少来自近亲、其他同属蜘蛛甚至其他物种的竞争，同时还能有效预防密集型传染病。

另一个不那么明显的优势是，分散使个体能够找到与它们不是近亲的配偶，从而增加种群内的基因交流。遗传学家在很早之前就证明，近亲交配产生的后代发生缺陷的概率会更大。这是因为，近亲交配产生的子代更可能遗传到同样的缺陷基因——因为父母双方的 DNA 有很大一部分是相同的。

事实上，自然界的物种都在可以避免这种现象，气球蜘蛛很好地解决了近亲繁殖的问题，因为它们可以通过蛛丝结成的特殊“风帆”去到很远的地方，因此，对于具有迁徙行为的蜘蛛而言，两个近亲在成年后相遇的几率很小。

当然，凡事都有例外，有些社会性蜘蛛，并没有表现出迁徙行为——它们对近亲繁殖的容忍度至今仍是一个谜，尽管这个谜可能可以通过基因组学去解开。

不仅有飞行员，还有航海家 

如上所述，飞行策略具有极大的风险，因为蜘蛛是无法控制着陆地点的，更重要的是，地球大部分表面都被水覆盖，对于“热气球驾驶员”来说，最大的危险之一就是降落在水上区域的几率很高，因为它们无法从这样的环境中逃生。

然而，蜘蛛的真正能力在某种程度上也被忽略了，一项针对林蛛和四角蜘蛛的研究表明，一些个体实际上能够利用它们的腿和蛛丝在淡水或海水表面航行。

这项研究中真正重要的发现是，虽然有些蜘蛛飞行员可能会不幸“坠机”，但它们还有另一个身份——航海家！只有同时拥有双重身份，这些蜘蛛才能在迁徙途中的多变环境中存活下来。

蜘蛛已经在地球上生活了好几亿年，在遭遇多次物种大灭绝之后，蜘蛛仍旧存活下来，可想而知，蜘蛛的生存能力是有多么强悍。上述的这些研究给我们展示了蜘蛛是如何利用蛛丝及其身体构造实现飞行，并在某些特殊情况下，还能充当“航海家”。

食物、资源、栖息地以及避免种内斗争和近亲繁殖是驱使蜘蛛实施迁徙行为的主要动力因素，而与此同时，迁徙行为也让蜘蛛可以更快地抵达新的栖息地环境，从而使得蜘蛛家族不断壮大，屹立不倒！

看完这些，对于不起眼的小蜘蛛，你是不是又增加了一丝敬畏呢？

参考文献：
[1] https://thebiologist.rsb.org.uk/biologist-features/158-biologist/features/2390-gone-with-the-wind
[2] Hormiga, G. Orsonwelles, a new genus of giant linyphiid spiders (Araneae) from the Hawaiian Islands Invertebr. Syst. 16 (3), 369–448 (2002).
[3] Mammola, S. & Isaia, M. Niche differentiation in Meta bourneti and M. menardi (Araneae, Tetragnathidae) with notes on the life history. Int. J. Speleology 43 (3), 343–353 (2014).
[4] Goodacre, S. et al. Microbial modification of host long-distance dispersal capacity. BMC Bio. 7, 32 (2009).
[5] Hayashi, M. et al. Sail or sink: novel behavioural adaptations on water in aerially dispersing species. BMC Evo. Bio. 15, 118 (2015).