Ученые определили ключевой ген, контролирующий сегментацию во время развития паука, что свидетельствует о дальнейшем сходстве с контролем сегментации у насекомых, говорится в исследовании, опубликованном в eLife.
Исследование предполагает, что ген Sox был продублирован у пауков, а затем, возможно, заменил функцию другого родственного гена Sox, который до сих пор используется при сегментации у насекомых, проливая новый свет на секреты эволюции, которые допускают такой разнообразный диапазон животных, чтобы строить свои тела.
Сегментация - важный процесс развития членистоногих, который включает формирование сегментов тела с различными функциями. У насекомых это происходит двояко - либо все сегменты образуются почти одновременно, либо уточняются несколько сегментов в передней части тела, например голова, а затем добавляются задние сегменты, что аналогично тому, что происходит у большинство других членистоногих, таких как пауки.
«У нас есть детальное и растущее понимание регуляции сегментации у различных насекомых, но предыдущие исследования показали, что для создания сегментов у эмбрионов пауков используются некоторые разные генетические механизмы», - говорит ведущий автор Кристиан Паезе, аспирант. в группе эволюции развития животных и морфологии Оксфордского университета Брукса, Великобритания. «У насекомых ген SoxB, Dichaete, участвует в сегментации. Выявив семейство генов Sox у паука Parasteatoda tepidariorum, мы хотели посмотреть, играют ли они роль в сегментации и у этих животных».
Команда впервые изучила, где различные гены Sox используются в эмбрионах пауков. Они установили, что Sox21b-1 был поставлен пауком-матерью, и что характер его активности позволяет предположить, что он участвует в сегментации.
Чтобы изучить это дальше, они использовали РНК-интерференцию, чтобы заглушить ген Sox21b-1 у паука, и наблюдали влияние на развитие. Это показало, что ген необходим для сегментации как переднего, так и заднего сегментов у пауков. В передней части Sox21b-1 играет роль «gap-гена», что означает, что это один из первых генов, который включается в развитии и определяет одновременное формирование некоторых сегментов тела, несущих ноги. В задней части Sox21b-1 регулирует «зону добавления сегментов», которая позволяет последовательно добавлять дополнительные сегменты путем включения важного набора генов развития в путях Wnt и Delta-Notch (системы клеточной сигнализации, которые регулируют развитие в многоклеточных клетках). организмы).
Команда также показала, что, помимо участия в сегментации, Sox21b-1 регулирует деление клеток у раннего эмбриона. Хотя молчание Sox21b-1 оказывало наиболее выраженные эффекты на туловище развивающихся пауков, вызывая укорочение эмбрионов с отсутствующими сегментами ног, оно также влияло на судьбу клеток в области головы, что требует дальнейшего изучения.
«Наша работа над Sox21b-1 дает важные новые сведения об эволюции и регуляции сегментации у членистоногих», - заключает старший автор Алистер МакГрегор, профессор эволюционной биологии развития в Оксфордском университете Брукса. «Очень важно, что два очень близкородственных гена SoxB участвуют в сегментации как у пауков Parasteatoda tepidariorum, так и у насекомых, что указывает на древнюю роль этого подсемейства генов Sox у беспозвоночных. Будет интересно изучить любые роли Sox в сегментации. гены других пауков и паукообразных, включая тех, у которых не было дупликации генома."