En colaboración con científicos del Reino Unido, Europa, Japón y Estados Unidos, los investigadores del Centro de Secuenciación del Genoma Humano del Baylor College of Medicine han descubierto una duplicación completa del genoma durante la evolución de las arañas y los escorpiones. El estudio aparece en BMC Biology.
Los investigadores llevan mucho tiempo estudiando arañas y escorpiones por ambas razones aplicadas, como estudiar componentes de veneno para productos farmacéuticos y sedas para la ciencia de los materiales, y para preguntas básicas como las razones de la evolución y para comprender el desarrollo y el éxito ecológico de esta diversidadgrupo de organismos carnívoros.
Como parte de un proyecto piloto para el i5K, un proyecto para estudiar los genomas de 5,000 especies de artrópodos, el Centro de secuenciación del genoma humano analizó el genoma de la araña doméstica Parasteatoda tepidariorum - una especie modelo estudiada en laboratorios - y el escorpión de corteza de Arizona Centruroides sculpturatus , - el escorpión más venenoso de América del Norte.
El análisis de estos genomas reveló que las arañas y los escorpiones evolucionaron de un antepasado compartido hace más de 400 millones de años, lo que hizo nuevas copias de todos los genes en su genoma, un proceso llamado duplicación del genoma completo. Tal evento es uno de loscambios evolutivos más grandes que pueden sucederle a un genoma y es relativamente raro durante la evolución animal.
El Dr. Stephen Richards, profesor asociado en el Centro de Secuenciación del Genoma Humano, que dirigió la secuenciación del genoma en Baylor, dijo: "Es tremendamente emocionante ver un rápido progreso en nuestra comprensión molecular de una especie con la que coexistimos en el planeta tierra.El análisis del genoma de la araña es particularmente complicado, y creemos que este es uno de los genomas de araña de más alta calidad hasta la fecha ".
Del mismo modo, también ha habido dos duplicaciones del genoma completo en el origen de los vertebrados, lo que alimentó un debate de larga data sobre si los genes duplicados permitieron una nueva complejidad biológica en la evolución del linaje de vertebrados que conduce a los mamíferos. El nuevo hallazgo de un todoLa duplicación del genoma en arañas y escorpiones, por lo tanto, proporciona una valiosa comparación con los eventos en vertebrados y podría ayudar a revelar genes y procesos que han sido importantes para nuestra propia evolución.
"Si bien la mayor parte del nuevo material genético generado por la duplicación del genoma completo se pierde posteriormente, algunas de las nuevas copias de genes pueden desarrollar nuevas funciones y pueden contribuir a la diversificación de la forma, el tamaño, la fisiología y el comportamiento de los animales", dijo el Dr.Alistair McGregor, profesor de biología evolutiva del desarrollo en la Universidad de Oxford Brookes y autor principal de la investigación. "Comparar toda la duplicación del genoma en arañas y escorpiones con los eventos independientes en vertebrados revela una sorprendente similitud. En ambos casos, los grupos duplicados de genes Hox tienenretenido. Estos son genes muy importantes que regulan el desarrollo de las estructuras corporales en todos los animales y, por lo tanto, pueden causar cambios evolutivos en los planes del cuerpo animal ".
El estudio también encontró que las copias de los genes de araña Hox muestran diferencias en cuándo y dónde se expresan, lo que sugiere que han desarrollado nuevas funciones.
McGregor explica que estos cambios pueden ayudar a aclarar las innovaciones evolutivas en arañas y escorpiones, incluidas las extremidades especializadas y cómo respiran, así como la producción de diferentes tipos de veneno y seda, que las arañas usan para capturar y matar a sus presas.
"Muchas personas temen a las arañas y los escorpiones, pero esta investigación muestra la hermosa parte del árbol evolutivo que representan", dijo el Dr. Richard Gibbs, director del Centro de Secuenciación del Genoma Humano y el Presidente de Wofford Cain y profesor de molecular y humanogenética en Baylor.
"Los costos ahora han bajado lo suficientemente rápido de decenas de millones de dólares a solo unos pocos miles de dólares para que estos análisis genómicos se realicen en cualquier especie", dijo Richards. "Todavía hay mucho más por aprender sobre la vida entierra a nuestro alrededor, y creo que este resultado es solo el comienzo de comprender la composición molecular de las arañas ".
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Materiales proporcionado por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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