Пауки и скорпионы используют гены ног для формирования головы

Новое исследование, опубликованное 26 марта 2018 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как пауки и их родственники-паукообразные эволюционно адаптировали генетические инструменты для развития.

Ключевое открытие:

  • Ученые из Университета Висконсин-Мэдисон Эмили Сеттон и Прашант Шарма обнаружили, что пауки и скорпионы утратили ген Sp5, который у других членистоногих (например, плодовых мушек) отвечает за сегментацию головы.
  • Вместо этого эти паукообразные «перепрофилировали» два гена, Sp6-9 и Dll, которые обычно управляют развитием ног у эмбриона, чтобы также задавать формирование головных сегментов.
  • Это «арахнид-специфичная утрата» гена Sp5, которая помогает проследить эволюционную историю этой группы.

Как это обнаружили:

  • Изначально исследователи изучали гены, отвечающие за формирование паутинных бородавок (спиннеретов) у пауков, проверяя гипотезу, что они являются видоизмененными конечностями.
  • Неожиданно, когда в эмбрионах паукообразных «отключали» гены развития ног, у них также исчезали сегменты головы.
  • Это подтвердило идею о том, что эволюция часто использует уже существующие генетические «инструменты» для новых задач, не изобретая их заново.

Значение работы:

  • Исследование помогает понять генетические механизмы, лежащие в основе огромного разнообразия членистоногих — одной из самых успешных групп животных на планете.
  • Оно показывает, как одни и те же гены (и конечности) могут быть эволюционно переработаны для создания различных структур: от клешней омара и хватательных ног богомола до ротовых аппаратов моли и, как выяснилось, головы паука.
  • Также был идентифицирован ген arrow, нарушение работы которого запускает каскад сигнальных событий, впервые указывая на важную связь между генами сегментации и развития ног у насекомых и паукообразных.

Объекты исследования:

Ученые работали с разнообразными и сложными для изучения видами, включая обычного домашнего паука, ядовитых скорпионов из Аризоны, тарантулов из Колорадо и крупных слепых морских пауков из Антарктиды.