Впервые биологи составили полное генеалогическое древо пауков мира, дав нам знания о ядах, которые могут быть полезны в медицине. И мы могли бы получить шелк не хуже, чем у паука.
Они могут заставить вас содрогнуться от ужаса или заинтриговать вас. Некоторые даже держат их в качестве домашних животных.
Независимо от того, как вы о них судите, пауки представляют собой многочисленную и широко распространенную группу животных. Они существуют уже 400 миллионов лет, насчитывают 45 000 видов и ползают почти по всем наземным местам обитания в мире.
Долгое время исследователи пытались раскрыть секреты их эволюционной истории, поразительного разнообразия и успеха.
Первый в своем роде
Одна команда, в которую входил Димитар Димитров из Музея естественной истории в Осло, подняла эту задачу на непревзойденный уровень, взяв образцы 932 видов пауков со всего мира, представляющих все, кроме одного, из 116 известных в мире семейств.
Паучки последнего семейства чрезвычайно малы, и привлечь их было слишком сложно. Но в данном контексте они не имеют большого значения, говорит Димитров. Они будут включены в дальнейший анализ.
Пауков секвенировали по нескольким генным маркерам, а затем сравнили друг с другом, анализы, в которых принимал активное участие Димитров. Проще говоря, чем более похож генетический код между двумя видами, тем теснее они связаны между собой.
Таким образом, команда смогла упорядочить и расположить различные ветви пауков по отношению друг к другу, реконструируя их историю с помощью так называемого филогенетического дерева (см. врезку с фактами).
«Это наиболее полное исследование эволюции пауков на сегодняшний день», - говорит Димитров.
Драйверы диверсификации
Одной из основных проблем понимания эволюции пауков является выявление движущих сил, которые привели к разнообразию пауков.
Наши результаты важны для понимания того, как развились различные признаки, такие как паутина, зрение или яд, и как они повлияли на диверсификацию различных групп, обладающих этими признаками. Например, почему в одних семействах тысячи видов, а в других просто несколько? Теперь, когда у нас есть крупномасштабная филогения, мы можем фактически решить этот вопрос, объединив информацию о чертах и естественной истории с деревом», - объясняет энтомолог.
Области применения
Недавно сплетенная паутина жизни не только меняет наше понимание пауков, но также может повлиять на такие дисциплины, как материаловедение и медицина, утверждают исследователи.«Яды пауков исключительно разнообразны с точки зрения их компонентов. Таким образом, наличие большого дерева пауков поможет нам понять, как они эволюционировали. Мы также можем использовать дерево, чтобы предсказать тип яда пауков, которые не были изучены. также важен для медицинских применений, поскольку некоторые компоненты яда используются в фармацевтической промышленности».
Еще одна заманчивая перспектива связана с производством искусственного шелка, который ученые-материаловеды пытаются скопировать с той же чрезвычайной прочностью и эластичностью, что и шелк, производимый пауками.
«На данный момент нет искусственного волокна, которое могло бы сравниться по свойствам с шелком паука. В будущем, - объясняет Димитров, - исследовательская группа может снабдить нынешнее дерево еще большим количеством видов и геномных данных, которые могут разрешить неопределенные части дерева."
Общая наука
"Что мне больше всего нравится в этом типе исследований, так это то, что они дают вам "общую картину", точку зрения, которую трудно получить иначе. Тем не менее, необходимо поместить более конкретные исследования в общий эволюционный контекст., - поясняет Димитров.
"Например, очень трудно получить глубокое понимание эволюции признаков, если вы смотрите на конкретный признак всего у нескольких видов."
Представьте два отдельных вида. Оба они процветают только в суровой и засушливой среде и выглядят одинаково. Приспособились ли они к засушливой среде обитания самостоятельно или унаследовали эту способность от общего предка?
Эти два варианта подразумевают довольно радикальные различия в нашем понимании адаптации к засушливой среде. Если бы это происходило независимо, один из них предполагал бы, что это может быть обычным явлением, в то время как другой предполагал бы, что это происходит как событие скорости. Если нам не хватает филогенетической точки зрения, и мы не можем точно сказать, какая из них имеет место».
Факты: Древо жизни
Аналогия часто используется для изображения разнообразия жизни (листья и ветки), их эволюционной истории и взаимосвязей (ветки и стебли).
Филогения - это изучение истории эволюции и взаимоотношений между живыми организмами.
Результаты таких исследований часто обобщаются в виде так называемых филогенетических деревьев, чтобы проиллюстрировать эволюционные отношения.