Η εξέλιξη έκανε «copy–paste» στο DNA και οι αράχνες έμαθαν να υφαίνουν

Η ικανότητα των αραχνών να υφαίνουν ιστούς φαίνεται πως οφείλεται σε ένα μεγάλο γενετικό «λάθος» που συνέβη εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.

Όπως αποκαλύπτει νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances, η εξέταση των γονιδίων και της ανάπτυξης των νηματοθηκών –των οργάνων που παράγουν το μετάξι των αραχνών– δείχνει ότι ένας πρώιμος πρόγονος των αραχνιδών διπλασίασε ολόκληρο το DNA του. Το γεγονός αυτό φαίνεται να οδήγησε στην εξέλιξη των πολύπλοκων μηχανισμών ύφανσης που διαθέτουν σήμερα οι αράχνες.

Οι ερευνητές μελέτησαν τα πλήρη γονιδιώματα δύο ειδών αραχνών και ενός μαστιγοσκορπιού, συγκρίνοντάς τα με εκείνα άλλων αραχνιδών. Διαπίστωσαν ότι πριν από περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια, ένας κοινός πρόγονος των αραχνών, σκορπιών και μαστιγοσκορπιών υπέστη μια τεράστια μετάλλαξη που αντέγραψε ολόκληρο το γονιδίωμά του, δημιουργώντας επιπλέον αντίγραφα γονιδίων σε όλο το DNA του.

Το γονίδιο που «γέννησε» τις νηματοθήκες

Ένα από τα καθοριστικά γονίδια είναι το abdominal-A. Μέσα από γενετικά και αναπτυξιακά πειράματα σε έμβρυα αραχνών, η ομάδα του Σουκιάνγκ Λι από το Πανεπιστήμιο Anhui Normal στην Κίνα διαπίστωσε ότι το συγκεκριμένο γονίδιο παίζει κρίσιμο ρόλο στη δημιουργία των νηματοθηκών από προ-άκρα. Όταν το γονίδιο απενεργοποιήθηκε, τα έμβρυα έχασαν την ικανότητά τους να σχηματίσουν νηματοθήκες. Μετά τον διπλασιασμό, κάθε αντίγραφο του γονιδίου φαίνεται να ανέλαβε διαφορετική λειτουργία, συνεργαζόμενο για τη δημιουργία αυτών των οργάνων.

«Η γονιδιωματική δουλειά είναι εξαιρετική», σχολιάζει ο Πρασάντ Σάρμα, βιολόγος ασπόνδυλων στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν–Μάντισον. Ωστόσο, εκτιμά ότι η μελέτη δεν αποκλείει πλήρως άλλες εξηγήσεις για την προέλευση των νηματοθηκών. Άλλα αρθρόποδα, όπως οι θαλάσσιες αράχνες και τα ακάρεα, δεν διαθέτουν το γονίδιο abdominal-A και παρουσιάζουν έντονα μειωμένα οπίσθια τμήματα σώματος. Κατά τον ίδιο, τα γονίδια αυτά μπορεί να ρυθμίζουν γενικότερα τη διαμόρφωση των πίσω τμημάτων του σώματος και όχι αποκλειστικά τις νηματοθήκες.

Ένα σπάνιο αλλά καθοριστικό φαινόμενο

Ο διπλασιασμός ολόκληρου του γονιδιώματος είναι συχνός στα φυτά, αλλά σπάνιος στα ζώα. Ωστόσο, η διαδικασία αυτή προσφέρει τεράστιες εξελικτικές δυνατότητες, καθώς δημιουργεί νέο γενετικό «χώρο» για την ανάπτυξη διαφορετικών αλληλεπιδράσεων γονιδίων. Έχει συνδεθεί με σημαντικά εξελικτικά άλματα, όπως η ποικιλομορφία των σπονδυλωτών με σιαγόνες.

«Αυτός ο ισχυρός εξελικτικός μηχανισμός αποτελεί επαναλαμβανόμενο μοτίβο στη δημιουργία της ζωικής ποικιλότητας», σημειώνει ο Λι.