Эволюция хелицеровых переосмыслена: дупликации геномов и множественные выходы на сушу

Новое исследование предлагает обновлённый взгляд на эволюционную историю хелицеровых — разнообразной и экологически значимой группы членистоногих, включающей пауков, скорпионов, клещей и мечехвостов.

Опубликованный в Annual Review of Entomology обзор показывает, как достижения в молекулярной филогенетике, эволюционной биологии развития и геномных исследованиях изменили наше понимание эволюции хелицеровых.

Традиционно арахниды (паукообразные) считались наземной монофилетической группой, произошедшей от единого предка, вышедшего на сушу. Однако современные филогеномные исследования оспаривают эту точку зрения, указывая, что мечехвосты встроены внутрь арахнид, а не образуют отдельную сестринскую линию. Это предполагает, что арахниды могли осваивать сушу многократно, а не в результате единого эволюционного события.

Исследование провели доктор Эфрат Гавиш-Регев из Национальных коллекций естественной истории Еврейского университета в Иерусалиме и профессор Прашант П. Шарма из Департамента интегративной биологии и Зоологического музея Университета Висконсина.

"Идея о том, что все арахниды имеют единого наземного предка, широко принималась десятилетиями, но последние молекулярные данные и иная интерпретация некоторых гомологий указывают на более сложный сценарий", — говорит доктор Гавиш-Регев.

"Вместо прямого перехода из воды на сушу, наше исследование предполагает, что разные группы арахнид могли независимо адаптироваться к наземной жизни в разные моменты своей эволюционной истории".

Одним из ключевых выводов исследования является роль дупликаций целых геномов в эволюции хелицеровых. Эти события, приведшие к удвоению всего генома, были выявлены у пауков и скорпионов и могли способствовать диверсификации этих групп, позволив эволюцию новых биологических функций, включая производство шёлка и синтез яда.

"Эволюция арахнид формировалась рядом факторов, включая дупликации генов, которые, вероятно, сыграли роль в развитии ключевых признаков", — объясняет профессор Шарма. — "Комбинируя филогенетические исследования с новыми инструментами редактирования генов, мы теперь можем изучать эти эволюционные изменения более детально, чем когда-либо прежде".

Исследование также подчёркивает новые достижения в изучении филогении хелицеровых, включая применение передовых геномных методов для решения давних вопросов о взаимосвязях внутри группы. Хотя некоторые эволюционные отношения остаются неразрешёнными, растущая доступность высококачественных геномных данных, как ожидается, обеспечит дальнейшую ясность в ближайшие годы.

Выводы имеют широкие последствия для эволюционной биологии, проливая свет на механизмы, движущие биоразнообразием и адаптацией у членистоногих. Помимо фундаментальных исследований, понимание эволюции хелицеровых может иметь практическое применение в таких областях, как борьба с вредителями, биомедицина и биоинспирированные материалы.