Sea Spider 基因组解开了一个进化之谜
维也纳大学和威斯康星大学麦迪逊分校（美国）的一项国际合作促成了海蜘蛛 （Pycnogonum litorale） 的首个染色体水平基因组组装。 基因组为特征性海蜘蛛身体计划的发育提供了信息，并构成了揭示螯合物进化历史的里程碑。 该研究最近发表在 BMC Biology 上。 海蜘蛛 （Pycnogonida） 是海洋节肢动物，具有非常不寻常的解剖结构：他们的躯干非常狭窄和短小，许多内脏系统延伸到长腿，腹部极度缩小，几乎无法辨认。 与蜘蛛、蝎子、螨虫或马蹄蟹等更知名的动物一起，海蜘蛛属于称为螯合物的组，以其爪状口器螯肢命名。 这些“无体”奇异的身体结构提出了一个有趣的问题：什么遗传因素是其形成的基础？ 这能告诉我们关于螯合物的进化历史吗？ 答案就在他们的基因组里。 高分辨率基因组 为了产生基因组组装，研究人员结合了互补的测序技术。 首先，单个 P 的遗传物质。 litoraleindividual 是使用所谓的“长读长测序”获得的，该技术能够捕获非常长的 DNA 片段。 这有助于正确组装否则，具有挑战性的重复或复杂的基因组区域。 然后，在 secondP 中测定基因组的空间组织。 litorale个体，揭示哪些 DNA 片段在细胞核中彼此靠近。 通过利用距离信息，可以确定测序 DNA 片段的正确顺序。 这种数据源的组合导致了 57 条伪染色体的组装，以前所未有的分辨率代表了几乎整个海蜘蛛基因组。 这此外还补充了 P 各个发育阶段基因活性的新数据集。 利托拉尔。 “许多非经典实验室生物的基因组很难组装，Pycnogonumis 也不例外。 只有现代高通量数据源的结合才能使高质量的基因组成为可能，“该研究的第一作者、维也纳大学进化生物学系的 Nikolaos Papadopoulos 说。 “这现在可以作为进一步的研究。 基因丢失，可见影响 研究小组特别关注所谓的 Hox 集群——一个在整个动物界进化上保守的基因家族。 “在节肢动物中，Hox 基因在不同体节的正确规范中起着核心作用; 而且在许多其他动物群体中，它们也是身体计划制定过程中必不可少的'主控制者'，“该部门的项目负责人之一 Andreas Wanninger 解释说维也纳大学进化生物学。 Pycnogonum litorale令人兴奋的秘密：Hox簇的一部分在基因组中完全缺失，即腹腔-A （Abd-A），该基因通常参与身体后部的规范和发育。 它的缺失可能与 pycnogonid 腹部的极度减少有关。 在其他后部减少的节肢动物中也观察到类似的情况，例如某些螨虫和藤壶。 因此，海蜘蛛为 Hox 基因丢失和身体部位减少之间的进化关系提供了另一个有据可查的例子。 基因组还提供了对更广泛的进化模式的见解。 与蜘蛛和蝎子不同，它们的基因组显示出古代全基因组重复的明显迹象，在 P 的基因组中找不到这样的痕迹。 利托拉尔。 由于 pycnogonids 被认为是所有螯合物的姐妹分类单元，这表明螯合物祖先的基因组还没有这些重复; 相反，它们一定发生在进化的很晚之后，对于某些螯合亚群。 一个新的参考基因组 这个新组装的高质量基因组为进一步的比较研究铺平了道路。 Litoralethus 成为一种新的有价值的参考物种，涉及螯合动物之间的相互关系及其身体结构的进化，以及构成节肢动物多样性基础的遗传机制的问题。 “从从进化发育的角度来看，海蜘蛛非常有趣：它们的发育模式可能是节肢动物的祖先，但同时它们拥有多种独特的身体结构创新。 除此之外，它们还具有非凡的再生能力，“维也纳大学进化生物学系的最后一位作者 Georg Brenneis 解释说。 他补充道：“现在我们有了基因组和关于发育过程中基因活动的综合数据集，我们可以在分子水平上系统地研究所有这些方面。 研究人员将使用新的参考基因组进一步研究螯合物的基因调控、发育和再生，旨在更好地了解该群体进化成功背后的过程。