Редкая дупликация всего генома в эволюции пауков может рассказать больше о диверсификации животных

Исследователи из Центра секвенирования генома человека в Медицинском колледже Бейлора обнаружили событие дупликации всего генома (whole genome duplication) в ходе эволюции пауков и скорпионов. Исследование опубликовано в BMC Biology.

В рамках пилотного проекта i5K (цель — изучить геномы 5000 видов членистоногих) был проанализирован геном домового паука Parasteatoda tepidariorum (лабораторный модельный вид) и аризонского древесного скорпиона Centruroides sculpturatus (самый ядовитый скорпион Северной Америки).

Анализ показал:

  • Пауки и скорпионы произошли от общего предка более 400 миллионов лет назад.
  • Этот предок создал новые копии всех генов своего генома — процесс, называемый дупликацией всего генома.
  • Такое событие — одно из крупнейших эволюционных изменений генома и встречается у животных относительно редко.

"Мы считаем, что это один из самых качественных геномов паука на сегодняшний день", — сказал доктор Стивен Ричардс, руководивший секвенированием.

Значение открытия:

  • Ранее две независимые дупликации всего генома были известны у истоков позвоночных. Новое открытие у паукообразных дает ценную возможность для сравнения.
  • Сравнение выявило поразительное сходство: в обоих случаях сохранились дублированные кластеры Hox-генов — ключевых генов, регулирующих развитие структуры тела у всех животных.
  • У пауков копии Hox-генов демонстрируют различия в том, когда и где они экспрессируются, что указывает на приобретение новых функций.

Эти генетические изменения могут лежать в основе эволюционных инноваций пауков и скорпионов: специализированных конечностей, особенностей дыхания, производства различных типов яда и шелка.

"Сравнение... показывает, какое прекрасное место на эволюционном древе они представляют", — отметил доктор Ричард Гиббс, директор Центра.

Снижение стоимости геномного анализа до нескольких тысяч долларов открывает путь к масштабному изучению биоразнообразия. Это открытие — лишь начало понимания молекулярной основы жизни пауков.