Ген, названный в честь приземистых ног wiener собак, может дать паукам и скорпионам их колени. Это – неожиданный результат нового исследования, находящего, что древнее дублирование так называемого гена Таксы предоставило паукообразным способность быстро удрать через шелковистые сети, груды носилок листа, и даже кухонный пол. Ген, также существующий у дрозофил и мышей, мог обеспечить понимание того, как дублирование ДНК дает начало новым фигурам.“[Это] берет нас от просто понимания, как ноги развиваются в паукообразных к фактическому началу чесать, как различные придатки развились”, говорит Алистер Макгрегор, эволюционный биолог развития в Оксфорде университет Brookes в Соединенном Королевстве, не вовлеченный в исследование.
До сих пор фактически ничто не было известно о том, как паукообразные получили колени. Ни у каких других членистоногих, включающих насекомых и ракообразных, нет коленных чашечек, которые могут помочь в мобильности.Даже в текущем исследовании, исследователи не начали искать происхождение коленей паука.
Вместо этого они хотели знать, почему некоторые виды пауков имели более длинные ноги, чем другие. Поиск ответа, эволюционного биолога развития Наташи Турецек и ее коллег в Георге-Аугусте-Университи, Геттинген в Германии смотрел на ген Таксы, играющий главную роль в членистоногом развитии конечности. Дрозофилы, пропускающие ген, например, испытывают недостаток в сегментах конечности и имеют короткие ноги.Они поражают тупик, однако, когда они обнаружили, что не было никакого различия в выражении гена между двумя видами пауков.
Но они заметили что-то специальное в геноме каждого паука: копия гена Таксы никогда, прежде чем описано в паукообразных. Генные дубликаты — аварийный продукт ДНК, копирующей спутанный — обычно свободен взять на себя новые роли и питать быстродействующее развитие новых конструкций кузова или функций.Заинтригованный, исследователи провели исследования экспрессии гена в эмбрионах паука, метод, позволивший им видеть, где и когда скопированный ген был активизирован.
Дублированный ген был включен в регионе блюдца, другой части ноги, чем было активизировано оригинальным геном Таксы во время эмбрионального развития. Для выяснения, что делала копия ученые использовали другой метод, названный родительским вмешательством РНК для деактивации дублированного гена в некоторых потомках паука.
Результат: молодые пауки, коленные чашечки которых соединились к большой берцовой кости, создав сегмент одной ноги. Результаты показывают, что в течение долгого времени дупликация гена дала начало коленным чашечкам в паукообразных, предоставив им новый тип мобильности, исследователи сообщают онлайн сегодня в Молекулярной биологии и Развитии.Исследование является “красивой иллюстрацией” того, как дупликация гена может привести к новым формам и формам — фундаментальный механизм в развитии, критически важном по отношению к объяснению, как разнообразие форм животных оказалось, говорит Макгрегор. “Будет интересно идти дальше отсюда и попытаться расшифровать точные изменения в регулировании гена, лежащие в основе этих эволюционных инноваций”.Однако, существуют другие паукообразные как клещи, имеющие коленные чашечки, но никакой дубликат гена Таксы, говорит Прэшэнт Шарма, эволюционный биолог в университете Висконсина, Мадисона, кто не был вовлечен в работу. “Урегулирование, как это происходит, является чем-то, с чем исследование должно сцепиться, прежде чем это сможет утверждать, что одна копия определенного гена объясняет, как все паукообразные имеют блюдца”.
Относится ли открытие к другим паукообразным, структура имеет очень реальные последствия для предметов паука Турецека. Она размышляет, что коленные чашечки могут предложить им больший градус гибкости, создав более ловких существ.
В исследовании нимфам без коленных чашечек пришлось, нелегко идя должным образом, оставив их во власти людоедских родных братьев, которым “действительно понравилось есть их”, говорит она. К тому же, ни один из уродливых пауков, переживших мимо второй линьки; их неуклюжие ноги заманили в ловушку их в экзоскелетах. “Это была жалость, мы не могли наблюдать их как, взрослые, также”.
*Исправление, 7 октября, 9:42: Эта статья была исправлена, чтобы разъяснить, что клещи действительно имеют ген Таксы, но испытывают недостаток в дублированной копии.