Форма яда помогла распутать эволюционное древо скорпионов
Новое исследование, проведённое Карлосом Сантибанес-Лопесом и профессором Прашантом Шармой из Университета Висконсин-Мэдисон, использовало трёхмерную форму молекул яда для реконструкции эволюционных отношений скорпионов. Это первый случай, когда форма молекул была применена вместо анатомии для построения филогенетического древа.
Проблема классификации
Эволюционное древо скорпионов долгое время оставалось запутанным из-за:
- Ограниченного изучения — внимание фокусировалось на нескольких опасных для человека видах, игнорируя всё разнообразие (~2400 видов).
- Чрезвычайно консервативной анатомии — скорпионы мало изменились с древних времён и часто выглядят почти одинаково, что затрудняет классификацию по морфологии.
Новый подход: форма яда
Исследователи:
- Построили предварительное древо на основе геномных последовательностей 55 видов и более 3000 генов. Оно подтвердило существование двух основных эволюционных ветвей, происходящих от общего предка: Buthida и Iurida.
- Чтобы найти морфологическое подтверждение этому разделению, они предсказали 3D-форму 41 типа яда из разных частей древа, используя известную структуру одной молекулы в качестве каркаса.
Результат: Форма яда чётко разделила две ветви:
- Яд Iurida напоминает трёхмерный элемент пазла.
- Яд Buthida имеет более сферическую форму.
Эта разница в форме подтвердила геномное древо и предоставила физическое обоснование, которое не могла дать анатомия.
Консерватизм и функциональность
- Форма яда оказалась чрезвычайно консервативной — она почти не менялась на протяжении ~300 миллионов лет эволюции.
- Это говорит о том, что форма была ограничена постоянством молекулярных мишеней в добыче (яды нарушают работу нервных клеток). Разная форма соответствует разным мишеням.
Значение работы
- Методологический прорыв: Демонстрация того, что форма молекул может успешно использоваться для разрешения сложных эволюционных взаимоотношений там, где анатомия бесполезна.
- Практический потенциал: Поскольку форма связана с функцией, этот подход может помочь прогнозировать опасность различных видов скорпионов для человека.
Исследование опубликовано 14 ноября в журнале PeerJ.