Отряд паукообразных, к которому принадлежат пауки, Araneae, представляет собой невероятно древнюю и разнообразную группу, включающую более 45 000 описанных видов, и почти в три раза больше ожидающих открытия; по всем параметрам они — самая крупная из известных групп животных, которые являются исключительно хищниками. Помимо замечательного разнообразия, экологии и изобилия, пауки известны некоторыми необычными биомолекулами, такими как яд и шелк. Хотя некоторые яды пауков опасны для человека, они имеют огромные медицинские перспективы в качестве инсектицидов и терапевтических средств. И никакое другое животное не может претендовать на более разнообразное и элегантное использование шелка — сверхпрочного материала, используемого для создания биометрических материалов, таких как искусственные нервные конструкции, покрытия имплантатов и системы доставки лекарств.
Несмотря на их удивительное разнообразие и важные биомолекулы, наше понимание эволюции пауков долгое время оставалось открытым вопросом. Паутина сфер, спиралевидная сеть в форме колеса, созданная многими видами пауков, когда-то считавшаяся «высшим достижением воздушных пауков», уже более века захватывает воображение биологов-эволюционистов из-за своей замысловатой красоты. Первоначально предполагалось, что они развивались независимо, по крайней мере дважды на протяжении эволюционной истории группы, сложные связанные морфологии и поведение, широко изученные в 1980-х годах, свидетельствовали об обратном, вызвав сдвиг в мышлении, который в конечном итоге пришел к выводу, что паутина сфер и таксоны, которые ее прядут, имеют общие общие черты. предок. Считалось, что последующие эволюционные изменения в химии нитей вместе с вертикально ориентированной паутиной шаров вызвали грандиозный всплеск видового разнообразия.
Теперь, однако, группа американских ученых во главе с исследователями из Обернского университета, которая пишет в рецензируемом журнале PeerJ, провела самое масштабное филогенетическое исследование пауков, которое ставит под сомнение то, что научный мир давно сделал вывод об эволюции пауков. Используя технологии секвенирования нового поколения, научная группа создала набор геномных данных, состоящий из почти 3400 генов на основе почти 700000 аминокислотных остатков.
Работая вместе, команда биологов, в которую входили таксономисты пауков, биологи-эволюционисты и специалисты по биоинформатике из учреждений в Алабаме, Вашингтоне, Калифорнии и Вермонте, прочесала музейные коллекции, существующие базы данных и местные леса, чтобы собрать 70 таксонов пауков, представляющих широкий спектр разнообразие заказа. Получившееся филогенетическое дерево — диаграмма ветвления, отображающая эволюционное разнообразие группы — подтверждает прежние подозрения, что все пауки, плетущие сферы, на самом деле не связаны друг с другом тесно. Хотя эти данные можно интерпретировать как означающие, что паутина сфер эволюционировала более одного раза, команда считает эту гипотезу маловероятной.
«Наши результаты относительно ясны: хотя таксоны плетения сфер не так тесно связаны, как считалось ранее, наши данные подтверждают идею о том, что сама паутина сфер эволюционировала только однажды. То, что мы называем« гипотезой древнего происхождения »для сети, просто означает, что у самой большой ветви паучьего древа жизни был предок, который построил сеть сфер, но большинство ее потомков покинули ее в пользу других, казалось бы, более прибыльных стратегий охоты на добычу ». сказал Джейсон Бонд, профессор Обернского университета и старший автор исследования.Использование сложных подходов к оценке темпов разнообразия видов (то есть «скорости», с которой новые виды пауков размножались во времени), кажется, предполагает, что потеря сети воздушных сфер в пользу охоты на земле совпала с огромным всплеском видообразования у пауков. «Основываясь на калибровке молекулярных часов, время этих ускоренных темпов, что неудивительно, похоже, произошло примерно в то же время, когда мы видим сопутствующее увеличение числа наземных насекомых во время третичной революции мелового периода — это действительно интересно, потому что это меняет большую часть что мы раньше думали о том, почему пауки были такими разнообразными ». сказала Николь Гаррисон, ведущий автор исследования и аспирант Обернского университета. Эти захватывающие результаты также согласуются с рядом новых находок окаменелостей, сделанными палеонтологом Полом Селденом из Канзасского университета и его коллегами.
Несмотря на важность этих данных, команда приходит к выводу, что их работа еще далека от завершения. «Хотя эта статья явно находится на переднем крае филогеномики пауков, нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем будет закрыто дело о происхождении паутины сфер», — сказал Бонд. Команда планирует расширить исследование до более чем 800 видов пауков, используя гораздо более эффективный целевой набор генов, распределенных по геному пауков. Бонд и его коллеги заявили, что недавние достижения в области молекулярных технологий действительно сделали секвенирование большого количества генов для многих видов пауков невероятно рентабельным.
"В дополнение к нарушению наших существующих парадигм относительно эволюции шаровой паутины, есть и другие интересные выводы из этих данных. Похоже, что ряд элементов классификации пауков может быть неправильным, и наше понимание того, как развивались структуры спаривания пауков, также может улучшиться. для обсуждения, — сказала Хуанита Родригес, научный сотрудник и биоинформатик в Обернском университете, — это действительно захватывающее время для изучения эволюции пауков ».