蜘蛛和蝎子已经选择了腿部基因来构建他们的头脑

节肢动物是地球上最成功的动物之一。它们大量栖息在海(马蹄蟹)，天空(果蝇)和地球(蝎子)中，并由它们的外骨骼外部和分段的腿和身体来定义。

这些适应性强的模块化部件可能有助于解释为什么这些动物非常适合生活在地球的每个角落。它们的关节腿和分隔体也有助于提供它们如何进化的线索。

在2008年3月26日发表于美国国家科学院院刊的一项新研究中，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员Emily Setton和Prashant Sharma表明，普通家蜘蛛及其蜘蛛的亲属已经免除了参与创建分段头的基因。而是回收腿基因来完成任务。

“我们研究蜘蛛，蝎子和其他人，以帮助建立更完整的进化故事，并观察复杂的节肢动物世界正在发生的事情，”Setton说，她是一名人类学和生物学专业的本科生，当时她完成了一项工作。只有两位研究作者。“这个世界是一个充满惊人多样性的伟大，伟大的地方。我们想知道，这是怎么发生的?你如何建造一种动物?”

综合生物学教授夏尔马于2015年从美国自然历史博物馆来到威斯康星大学麦迪逊分校，并带来了对地球上一些最令人毛骨悚然，最可爬行的物种的研究，如来自亚利桑那州的毒蝎，来自科罗拉多州的狼蛛和巨大的，来自南极洲的盲海蜘蛛。

“我们与非常困难的动物一起学习，”他说。“实验室的一个重要问题是多样性是如何在遗传上和进化上建立的?古代谱系如何相关，以及它们之间差异的遗传机制是什么?”

例如，同样的附属物 - 以及相同的遗传密码序列 - 如何使龙虾的爪子也成为蛾的口器，螳螂的猛禽前腿和扁虫的眼睛?

在这项研究中，Setton和Sharma表明，一对基因，即Sp6-9和Dll，通常参与告知发育中的昆虫或蜘蛛胚胎在哪里生长腿，已被一组蜘蛛吸收，也有助于告诉胚胎在哪里建立头部。这些相同的蛛形纲动物缺少另一种叫做Sp5的基因，它通常会导致其他节肢动物(如果蝇)的头部分割。

“这是故事情节的曲折，”夏尔马说，因为它让像他这样的科学家能够追踪这群动物的进化和遗传历史，并通过它们失去特定基因而联合起来。

“这是一种非常类似蜘蛛的损失，”Setton补充说，他计划在秋季进入博士课程。

这是一种独创性，努力工作和一点运气，这使她和夏尔马首先成为故事。

夏尔马对蜘蛛纺丝器官的发展感兴趣。他和Setton正在探索决定其形成的基因，探索它们是否像其他回收部件一样，修饰腿部。这导致Setton研究了参与模拟蜘蛛腿发育的各种基因。出乎意料的是，当她消除节肢动物胚胎中的腿部发育基因时，她也发现它们的头部消失了。

在生物学中有一种说法，即大自然是简约的，或者正如Setton解释的那样，“进化不想重新发明轮子。”

对于给定的基因来说，从物种到物种决定各种功能是相对常见的，例如编码爬行动物颌骨的基因以及人类的耳骨。

蜘蛛，蝎子和其他两种动物Setton和Sharma经过测试似乎已经用Sp6-9和Dll完成了这项工作。

Setton还发现了一种叫做箭头的基因，当它被破坏时引发了一系列细胞信号事件，这首次表明在昆虫和蛛形纲动物中发现了分割和腿部发育基因之间的重要关系。

她的工作证明既具有挑战性又具有个人成就感。

“我喜欢我每天都能进来并且好奇，”12月毕业的Setton说。

她也不害怕蜘蛛。事实上，与Sharma合作的一个亮点是在现场外出收集研究课题。他的实验室的博士后研究员计划今年夏天在以色列收集盲洞穴蜘蛛，去年8月，一名研究生和他一起去了澳大利亚。

“你去动物的地方，”他说。

对于研究中的蜘蛛，它们帮助生物学家追踪地球上最多产的一组动物的进化历史，这意味着你的厨房窗户。

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