当科学家在 18 世纪首次观察到这种 0.02 英寸长的动物独特的笨拙步态时，丰满而笨重的缓步动物获得了“水熊虫”的绰号。然而，他们矮胖的脚步引发了一个问题，即为什么缓步动物进化到可以走路。
像缓步动物一样又小又软的动物很少有腿，也几乎从不费心走路。例如，体型和体型相似的圆形蠕虫会翻来覆去，将它们柔软的形状滑过不可预测的基质。然而，水熊是一种非常独特的微型动物，科学家们被迫将其归入自己的门，它使用八只粗短的腿不可思议地推动自己穿过海洋和淡水沉积物，穿过沙漠沙丘，并在土壤下。
现在，PNAS 上的一项新研究分析了缓步动物的步态，发现水熊虫的行走方式与比它们大 500,000 倍的昆虫最为相似。这一发现暗示了共同祖先或进化优势的存在，这解释了为什么最小和最柔软的生物之一进化为像更大的、身体坚硬的昆虫一样行走。
洛克菲勒物理和生物学研究中心的研究员 Jasmine Nirody 说：“缓步动物有一种强大而清晰的移动方式——它们不是这些在沙漠或落叶中蹒跚而行的笨拙的东西。” “他们的机车策略与更大的昆虫和节肢动物之间的相似性开启了几个非常有趣的进化问题。”
光滑的跑步者
Nirody 及其同事首先确定了水熊的行走和奔跑方式。“如果你在光学显微镜下观察水熊虫的时间足够长，你可以捕捉到各种各样的行为，”尼罗迪说。“我们没有强迫他们做任何事情。有时他们真的很冷，只想在基板上闲逛。其他时候，他们会看到他们喜欢的东西并朝它跑去。”
Nirody 发现，在最悠闲的时候，水熊虫每秒会砍伐大约半个身长的木材。在全油门时，他们的大步使他们在相同的时间内达到两个身长。但是当她观察到水熊的脚在获得动力时如何接触地面时，她感到惊讶。与脊椎动物不同，每种速度都有不同的步态——想象一匹马从步行过渡到疾驰时的蹄子——缓步动物更像昆虫，以越来越快的速度奔跑而不会改变它们的基本步态。
“当脊椎动物从步行切换到跑步时，就会出现不连续性，”尼罗迪说。“对于节肢动物，所有的踏步模式都存在于同一连续体中。”
古协调
为什么缓步动物与体型更大、身体强壮的昆虫共享一个机车策略？
一种可能的解释是，长期以来一直被认为完全适合任何现有分类法的缓步动物可能与果蝇、蚂蚁和其他分节段的匆忙生物等昆虫有着共同的祖先——甚至是共同的神经回路。事实上，一些科学家主张在提议的泛节肢动物进化枝中对缓步动物进行分类，这是一个包罗万象的群体，将为昆虫、甲壳类动物、天鹅绒蠕虫和水熊类分配共同的架子空间。
另一种可能性是缓步动物和节肢动物之间没有祖先的联系，但无关的生物群独立地达到了相同的步行和跑步策略，因为它们在进化上是有利的。也许用微小的身体在不可预测的地形中航行的最佳方式是像水熊一样缓慢前进。
Nirody 对这两种可能性同样着迷。“如果有一些祖先的神经系统可以控制所有全节肢动物的行走，我们还有很多东西要学习，”她说。“另一方面，如果节肢动物和缓步动物独立地采用这种策略，那么对于不同环境中的物种来说，这种策略为何如此受欢迎，还有很多话要说。”
除了对进化生物学和动物运动研究的影响之外，这些发现可能会对软体和微型机器人等新兴领域产生影响。
通过研究小动物如何进化以在具有挑战性的环境中移动，科学家们或许能够设计出能够更有效地挤入小空间或在微尺度上运行的机器人。“我们对运动的极端情况知之甚少——如何制造一个高效的小型步行者，或者软体的东西应该如何移动，”尼罗迪说。
“缓步动物是进入软体、微尺度运动的重要舷窗。”
