«Не так-то просто увидеть в морском пауке животное, настолько характерное для своего вида, что оно может помочь учёным разобраться в эволюции почти всех существ с восемью ногами. Но именно такой потенциал обнаружило новое исследование у этих поразительно странных обитателей морского дна».
«Ведь как только вы пересчитаете ноги, быстро обнаружится, что у 1300 с лишним известных видов морских пауков и их родственников, таких как настоящие пауки, скорпионы, клещи, клещи и мечехвосты, мало общего».
«Морские пауки дышат через кожу, перемещая кислород по телу с помощью своего рода перистальтики (сокращений мышц, похожих на то, как вы проталкиваете пищу в горле). Когда приходит время заводить детей, самцы прикрепляют оплодотворённые яйца к себе и носят их на своём теле, пока они не вылупятся».
«У них даже нет особого тела, потому что морские пауки похожи на схемы трубопроводов. Они состоят из одних трубок, в основном потому, что у них нет брюшка — той задней части, которая у скорпиона несёт жало, у клеща хранит всю кровь, а у тарантула придаёт ему шарообразную волосатую массу».
«„Они странные“, — говорит Прашант Шарма, исследователь, специализирующийся на подобных вещах. Его лаборатория в Университете Висконсин-Мэдисон периодически пополняется слепыми арахнидами, которые обитают только в нескольких пещерах Восточного Средиземноморья, скорпионоподобными уксусными клещами, которые брызжут кислотой из своих задниц, и пауками-сенокосцами, у которых… короткие ноги».
«„Морские пауки — просто невероятно крутые и малоизученные животные. Поэтому нас к ним и тянет“, — добавляет Шарма».
«Этот интерес выявил более научную причину, по которой морских пауков стоит изучать. Они являются полезным якорем для генетики хелицератов, группы, в которую входят все упомянутые выше харизматичные и значимые многоногие животные».
Прашант Шарма, профессор интегративной биологии в Университете Висконсин-Мэдисон, изучает эволюцию хелицератов, углубляясь в их гены, чтобы лучше понять, как развились их разнообразные и сложные тела. Он изучал, как и когда они приобрели такие уловки, как яд, и показал, что мечехвост принадлежит к этой группе так же, как и домашний паук.
«У многих его подопытных животных на протяжении многих лет был поворот в их эволюции, который генетикам кажется своего рода преимуществом: свободное пространство ДНК. Где-то на их линии произошёл процесс, называемый дупликацией всего генома», — говорит Шарма.
«Существует несколько механизмов дупликации всего генома, — говорит Шарма, — включая ошибку в делении клеток или объединение геномов с близким родственником. „Но в результате вид получает дополнительную копию всех своих хромосом. Вы можете рассматривать все эти дополнительные гены как дополнительные места, где могли развиться новые черты, новые функции“.
Шарма и его коллеги — в том числе бывшие сотрудники лаборатории Сиддхартх Кулкарни и Эмили Сеттон, а также учёные из Арктического университета Норвегии — опубликовали первый высококачественный геном вида морских пауков в журнале BMC Biology. Работа была начата их коллегами из Венского университета, в частности Георгом Бреннейсом, одним из немногих людей на планете, занимающихся развитием морских пауков.
Исследование посвящено морскому пауку Pycnogonum litorale, который широко распространён на каменистых морских дне по всей Северной Атлантике и внешне напоминает крошечный запутанный имбирный корень. Исследователи обнаружили, что этот конкретный морской паук никогда не сталкивался с дупликацией всего генома.
Поскольку целые геномы после дублирования, как правило, сохраняют следы этого удвоения генов, это ставит P. litorale где-то у основания всего генеалогического древа хелицератов по отношению ко всем тем ветвям, которые включают виды с дублированными геномами. Это устойчивая точка, к которой учёные могут проследить прогресс вариаций у современных пауков и родственных видов.
«Они являются важной отправной точкой для эволюции всех этих видов, которые включают в себя некоторых из наиболее значительных сельскохозяйственных вредителей, таких как клещи, и переносчиков болезней человека, таких как клещи», — говорит Шарма.
Исследователи также, возможно, раскрыли причину, по которой у морских пауков нет брюшка. У них отсутствует ген, удобно названный «Abdominal-A», из группы генов под названием Hox cluster, известных своей важностью для организации частей тела. В результате морские пауки всунули всё обычное содержимое брюшка — желудки, репродуктивные органы, то, что они используют для дыхания — в свои ноги.
Ещё более странно то, что у ископаемых морских пауков, живших десятки и сотни миллионов лет назад, было брюшко.
«Мы не знаем точно, когда эта структура была утрачена. Мы знаем, что они начали выглядеть более похожими на современных членистоногих, — говорит Шарма, имея в виду более широкую группу животных с экзоскелетами и сегментированными телами, включая жуков, ракообразных, пчёл и хелицератов. — А потом, в какой-то момент, они стали совершенно причудливыми. Вот такие они странные».
Предоставлено Университетом Висконсин-Мэдисон.