K úplné duplikaci genomu došlo asi před 400 miliony let, což mohlo vést k vývoji pavoukovitých žláz, podle nové studie zveřejněné v Science Advances. To naznačuje, že jeden z nejúžasnějších biologických nástrojů přírody vznikl v důsledku masivní genetické nehody.
Náhodný původ pavoučích bradavic
Po celá léta vědci přemýšleli nad tím, jak se u pavouků vyvinuly složité struktury zvané arachnoidní bradavice, které produkují neuvěřitelně silné a všestranné sítě, které používají pro stavbu, lov a reprodukci. Vedoucí teorie navrhla, že tyto orgány vznikly modifikacemi existujících genů, které určují vzorec končetin. Základní genetické mechanismy však zůstaly nejasné.
Vědci vedení Shuqiang Li z Anhui Normal University v Číně analyzovali genomy dvou druhů pavouků a štírů a porovnávali je s jinými příbuznými pavoukovců. Jejich výsledky ukázaly, že dávný předek pavouků, štírů a štírů zažil úplné zdvojnásobení svého genomu. To znamenalo, že každý gen byl zkopírován, čímž se vytvořil obrovský výbuch genetického materiálu.
Role genů Břicho-A
Studie identifikovala specifický pár genů abdominální-A jako kritický pro rozvoj arachnoidálních bradavic. Experimenty na pavoučích embryích ukázaly, že vypnutí těchto genů vedlo k embryím bez pavoučích bradavic.
“Zdá se, že duplikované geny po duplikaci získaly různé funkce,” vysvětlil Li. “Spoluprací vytvářejí specializované arachnoidní bradavice, které dnes vidíme.” To naznačuje, že počáteční duplikace nebyla jen náhodná událost, ale klíčový krok ve formování evoluce pavouka.
Proč na zdvojnásobení genomu záleží
Duplikace genomu je běžná v evoluci rostlin, ale relativně vzácná u zvířat. Když k tomu dojde, vytváří to příležitosti pro nové genové interakce a významné evoluční změny. Souvisí to s diverzifikací čelistnatých obratlovců a může vysvětlovat, proč se u pavouků vyvinuly arachnoidální žlázy.
Prashant Sharma, biolog z University of Wisconsin-Madison, poznamenává, že ačkoli je studie „úžasná“, zcela nevylučuje alternativní vysvětlení. Někteří členovci nemají gen abdominální-A, ale přesto mají zkrácená těla, což naznačuje, že gen může řídit více než jen vývoj arachnoidálních bradavic.
„Výzkumníci možná narazili na genetickou cestu k vytvoření zvířete podobného mořskému pavoukovi nebo roztoči,“ říká Sharma.
Navzdory této nejistotě Lee zdůrazňuje, že duplikace genomu je opakujícím se faktorem při určování rozmanitosti zvířat. Tato náhodná genetická událost mohla být katalyzátorem jedné z nejvíce fascinujících adaptací přírody.
Studie zdůrazňuje, jak velké evoluční posuny mohou vzniknout z neočekávaných genetických chyb, které mění náhodu v adaptace v průběhu milionů let. Původ pavučiny je ukázkovým příkladem toho, jak se náhoda a příležitost střetávají v historii života na Zemi.
