Исследование подтверждает, что подковообразные крабы действительно являются родственниками пауков, скорпионов
Голубоватые и бронированные с 10 веретенообразными ногами, подковообразные крабы, возможно, всегда казались немного неуместными.
Первоначально считавшийся тесно связанным с крабами, лобстерами и другими ракообразными, в 1881 году биолог-эволюционист Э. Рей Ланкестер поместил их в группу, более похожую на пауков и скорпионов. С тех пор считалось, что крабы-подковы были предками паукообразных, но данные о молекулярных последовательностях всегда были достаточно скудны, чтобы подвергнуть сомнению.
Таким образом, эволюционные биологи из Университета Висконсин-Мэдисон Хесус Баллестерос и Прашант Шарма надеются, что их недавнее исследование, опубликованное в журнале Systematic Biology, поможет прочно посадить древних крабов-подков в генеалогическом древе паукообразных.
Анализируя множество генетических данных и рассматривая огромное количество возможных способов их изучения, ученые теперь имеют высокую степень уверенности в том, что подковообразные крабы действительно принадлежат к паукообразным.
«Показав, что подковообразные крабы являются частью излучения паукообразного, а не линии, тесно связанной с паукообразными, но независимой от них, необходимо пересмотреть все предыдущие гипотезы об эволюции паукообразных», — говорит Баллестерос, постдокторский исследователь в лаборатории Шармы. «Это серьезный сдвиг в нашем понимании эволюции членистоногих».
Членистоногие часто считаются самыми успешными животными на планете, поскольку они занимают землю, воду и небо и включают в себя более миллиона видов. В эту группу входят насекомые, ракообразные и паукообразные.
Подковообразных крабов было сложно классифицировать внутри членистоногих, потому что анализ генома животных неоднократно показывал, что они связаны с паукообразными, такими как пауки, скорпионы, клещи, клещи и менее известные существа, такие как уксусы. Тем не менее, «ученые предположили, что это было ошибкой, что возникла проблема с данными», — говорит Баллестерос.
Кроме того, подковообразные крабы обладают сочетанием физических характеристик, наблюдаемых среди различных членистоногих. Они похожи на крабов, но являются единственными морскими животными, которые, как известно, дышат книжными жабрами, которые напоминают книжных легких пауков и скорпионов, используемых для выживания на суше.
На сегодняшний день живы только четыре вида подковообразных крабов, но эта группа впервые появилась в летописи окаменелостей около 450 миллионов лет назад вместе с таинственными вымершими линиями, такими как морские скорпионы. Эти живые окаменелости пережили крупные массовые вымирания, и сегодня их кровь используется биомедицинской промышленностью для проверки на бактериальное загрязнение.
По словам Баллестероса и Шармы, возраст — это лишь одна из проблем, присущих отслеживанию их эволюции, поскольку нелегко выполнить поиск во времени, чтобы найти общего предка. И свидетельство окаменелости и генетика указывают на то, что эволюция произошла быстро среди этих групп животных, что свело их отношения друг с другом.
«Одним из наиболее сложных аспектов построения древа жизни является дифференциация старых излучений, этих древних вспышек видообразования», — говорит Шарма, профессор интегративной биологии. «Трудно решить без большого количества генетических данных».
Даже тогда генетические сравнения становятся сложными, если посмотреть на историю генов, которые могут объединять или разделять виды. Некоторые генетические изменения могут вводить в заблуждение, предлагая отношения, где их нет, или отклоняя связи, которые существуют. Это связано с такими явлениями, как неполная сортировка по линии или латеральный перенос генов, из-за которых наборы генов не делаются четко в ходе эволюции видов.
Баллестерос проверил сложные отношения между самыми хитрыми генами, сравнив полные геномы трех из четырех живых подков-крабов с последовательностями генома 50 других видов членистоногих, включая водяных блох, многоножек и ловцов.
Используя сложный набор матриц, стараясь не вносить погрешности в свой анализ, он кропотливо дразнил данные. Тем не менее, независимо от того, как Баллестерос проводил свой анализ, он находил подковообразных крабов, гнездящихся в генеалогическом древе паукообразных.
Он говорит, что его подход служит предостерегающей историей для других биологов-эволюционистов, которые могут быть склонны выбирать данные, которые кажутся наиболее надежными, или отбрасывать данные, которые, кажется, не подходят. По словам Шармы, исследователи могут, например, «заставить» свои данные разместить подковообразных крабов среди ракообразных, но это не будет точным. Исследовательская группа попробовала это и нашла сотни генов, поддерживающих неправильные деревья.
Баллестерос призывает других подвергать свои эволюционные данные такой строгой методологии, потому что «эволюция сложна».
Почему подковообразные крабы обитают в воде, а другие паукообразные колонизируют землю, остается открытым вопросом. Эти животные принадлежат к группе под названием Chelicerata, в которую также входят морские пауки. Морские пауки — это морские членистоногие, похожие на подковообразных крабов, но они не паукообразные.
«В заключении исследования говорится, что завоевание земли паукообразными является более сложным, чем одно традиционное событие», — говорит Баллестерос.
Возможно, общий предок паукообразных эволюционировал в воде, и только группы, такие как пауки и скорпионы, смогли приземлиться. Или, общий предок мог развиться на суше, а затем подковообразные крабы переселили в море.
«Большой вопрос, который мы задаем, — это история земной жизни», — говорит Шарма.
Для Баллестероса, который сейчас изучает эволюцию слепоты у пауков, живущих глубоко в пещерах Израиля, его мотивы проникают в самое сердце самой человеческой природы.
«Я смотрю с детским любопытством и спрашиваю:« Как появилось все это разнообразие? », — говорит он. «Невероятно, что существует, и я никогда не думал, что у меня будет такая возможность».
