科學(xué)家首次完成海蜘蛛全基因組高清圖譜測繪，揭示了這種生物奇特軀體構(gòu)造與缺失基因之間的驚人關(guān)聯(lián)。

與蛛形綱近親不同，海蜘蛛沒有真正的腹部，甚至將部分器官安置在腿部。最新研究發(fā)現(xiàn)，這種奇特解剖結(jié)構(gòu)可能與某個關(guān)鍵發(fā)育基因的缺失有關(guān)。該發(fā)現(xiàn)同時為蜘蛛、蝎子等遠(yuǎn)古生物的進(jìn)化歷程提供了新線索，為地球奇特生物起源之謎帶來全新注解。

首張海蜘蛛基因組圖譜問世

海蜘蛛（皆足綱）是海洋中最奇特的生物之一。這類海洋節(jié)肢動物軀干極度短窄，幾乎看不見腹部，內(nèi)臟器官甚至延伸至細(xì)長的腿中。雖名為"蜘蛛"，實則為蛛形綱近親，同屬螯肢動物門 —— 該門類包括蜘蛛、蝎子、螨蟲和鱟。螯肢動物因其螯狀口器（螯肢）得名。

海蜘蛛獨特的軀體構(gòu)造長期困擾著科學(xué)家：這種奇特結(jié)構(gòu)如何形成？對螯肢動物進(jìn)化有何啟示？為解開謎團(tuán)，研究者將目光投向海蜘蛛的DNA。

尖端測序技術(shù)破解基因密碼

研究團(tuán)隊采用先進(jìn)測序技術(shù)解碼海蜘蛛基因組。首先通過長讀長測序技術(shù)從單只岸生海蜘蛛樣本提取DNA，該方法可捕獲連續(xù)的大片段DNA，助力科學(xué)家攻克基因組中復(fù)雜重復(fù)區(qū)域。

隨后研究第二只樣本以確定基因組在細(xì)胞核內(nèi)的空間排布，從而精準(zhǔn)定位DNA片段序列。結(jié)合兩種技術(shù)，團(tuán)隊以前所未有的精細(xì)度組裝出57條偽染色體，近乎覆蓋海蜘蛛完整基因組。通過分析不同發(fā)育階段的基因活性，進(jìn)一步揭示該生物的生長成形機(jī)制。

"非模式生物的基因組組裝極具挑戰(zhàn)性，海蜘蛛亦不例外。"維也納大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)系論文第一作者Nikolaos Papadopoulos表示，"現(xiàn)代高通量數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合使我們獲得高質(zhì)量基因組，這將成為后續(xù)研究的基石。"

基因缺失的顯性效應(yīng)

研究團(tuán)隊重點解析了Hox基因簇 —— 這個在動物界高度保守的基因家族。"在節(jié)肢動物中，Hox基因?qū)|體分節(jié)具有核心調(diào)控作用，在多數(shù)動物類群中都是軀體發(fā)育的'主調(diào)控因子'。"項目負(fù)責(zé)人Andreas Wanninger教授解釋道。

驚人的發(fā)現(xiàn)是：岸生海蜘蛛的基因組中完全缺失了Hox基因簇的關(guān)鍵部分 —— 腹部發(fā)育基因（Abd-A）。該基因通常負(fù)責(zé)軀體后段的特化發(fā)育，其缺失可能與海蜘蛛腹部的極端退化直接相關(guān)。類似現(xiàn)象也出現(xiàn)在其他后體退化的節(jié)肢動物（如某些螨類與藤壺）中。這為"Hox基因缺失導(dǎo)致軀體退化"的進(jìn)化理論再添力證。

基因組還揭示了更宏觀的進(jìn)化規(guī)律：與蜘蛛、蝎子不同，岸生海蜘蛛基因組未發(fā)現(xiàn)古老的全基因組復(fù)制痕跡。鑒于海蜘蛛被認(rèn)定為螯肢動物的姐妹群，這表明螯肢動物祖先基因組本不具備這些復(fù)制特征，全基因組復(fù)制應(yīng)發(fā)生在后續(xù)特定亞群的進(jìn)化過程中。

開啟進(jìn)化研究新紀(jì)元

這份高質(zhì)量基因組圖譜為比較研究開辟了新道路。岸生海蜘蛛由此成為研究螯肢動物親緣關(guān)系、軀體進(jìn)化模式及節(jié)肢動物多樣性遺傳機(jī)制的重要參照物種。

"從進(jìn)化發(fā)育視角看，海蜘蛛極具研究價值：其發(fā)育模式可能保留著節(jié)肢動物祖先特征，同時又演化出獨特的軀體創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，更擁有非凡的再生能力。"論文通訊作者Georg Brenneis博士指出，"如今憑借基因組圖譜與發(fā)育期基因活性數(shù)據(jù)庫，我們能在分子層面對這些特性開展系統(tǒng)研究。"

研究團(tuán)隊將利用該參照基因組深入探索螯肢動物的基因調(diào)控、發(fā)育與再生機(jī)制，旨在破解該類群進(jìn)化成功的深層密碼。

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