چرا عنکبوت‌های دریایی مهم‌ترین اندام‌های خود را در پاهایشان دارند؟

به گزارش مجله خبری نگار/رونگار، عنکبوت دریایی گره دار، تفاوت فیزیکی اساسی با عنکبوت‌های خشکی زی دارد. این جانور شکم ندارد. در عوض، اندام‌های تولیدمثلی، گوارشی و تنفسی اش را در پاهایش نگه می‌دارد. این ویژگی عجیب که در تمام عنکبوت‌های دریایی دیده می‌شود، زیست شناسان فرگشتی را مجذوب کرده است. این سبک زندگی بدون شکم چگونه آغاز شده است؟

در مقاله‌ای که در نشریه BMC Biology منتشر شد، پژوهشگرانی که کل ژنوم عنکبوت دریایی گره دار را که گونه‌ای است که در هر دو سوی اقیانوس اطلس یافت می‌شود، تعیین توالی کرده‌اند، پاسخ‌های احتمالی درباره چگونگی جدایی این موجودات از سایر بندپایان ارائه داده‌اند. این یافته‌ها یادآور آن است که فرگشت، این غربالگر بزرگ ژن ها، گاهی مسیر‌های اسرارآمیزی را طی می‌کند.

پراشانت شارما (Prashant Sharma) از دانشگاه ویسکانسین-مدیسن که نویسنده این مقاله است، می‌گوید زیست شناسانی که به دنبال ترسیم درخت تبار خانواده عنکبوت‌ها و خویشاوندانشان هستند، مدت هاست در جست وجوی یک ژنوم کامل از عنکبوت دریایی بوده‌اند. از آنجا که عنکبوت‌های دریایی عضو گروهی هستند که با عنکبوت‌های زمینی هم تبارند، ویژگی‌هایی که با عنکبوت‌های مدرن زمینی مشترک دارند، می‌تواند به نیای مشترک آن‌ها بازگردد.

اما پرورش عنکبوت‌های دریایی در آزمایشگاه دشوار است و همین، دلیل ناقص بودن مطالعات ژنتیکی پیشین در مورد آن‌ها بوده است. برای توالی یابی کامل ژنوم یک گونه از عنکبوت دریایی، دکتر شارما به سراغ کلونی موفقی از گونه Pycnogonum litorale یا عنکبوت دریایی گره دار رفت که توسط جورج برنیس (Georg Brenneis) از دانشگاه وین پرورش یافته بود. دکتر شارما، برنیس را طراح اصلی رشد و تکامل عنکبوت دریایی می‌نامد.

برای جمع آوری این جانوران، دکتر برنیس و همکارانش هنگام جزر به جزیره‌ای در دریای شمال می‌روند و سنگ‌ها را برمی گردانند تا عنکبوت‌های کوتاه و کند را که در زیر آن‌ها پنهان شده‌اند، پیدا کنند. پس از انتقال آن‌ها به آزمایشگاه، دانشمندان مجموعه‌ای از شقایق‌های دریایی چسبیده به صدف‌ها را پیش روی شان می‌گذارند.

برنیس می‌گوید: هر کدام هرچه دلشان بخواهد را برمی دارد. با تجربه و مشاهده زیاد، پژوهشگران دریافته‌اند که این گونه از شقایق خاصی خوشش می‌آید.

پس از آنکه عنکبوت‌ها در قفس‌های سیمی جا می‌گیرند، نهایتا تولیدمثل می‌کنند. پژوهشگران، لارو‌های مرجانی و غذا‌های مورد علاقه آن‌ها را فراهم می‌کنند و رشد و تکامل شان را مطالعه می‌کنند.

ژن‌های همین موجودات بودند که در مقاله جدید مورد بررسی قرار گرفتند.

در میان ژنوم وسیع تر، پژوهشگران بر ژن‌هایی به نام Hox تمرکز کردند. این قطعات دی ان‌ای رشد و نظم دهی بدن جانوران را کنترل می‌کنند و در موجوداتی همچون عروس دریایی و پاندا‌ها نیز یافت می‌شوند. این ژن‌ها به سلول‌های در حال رشد اطلاع می‌دهند که هر بخش از بدن باید چه شکلی پیدا کند. مثلا نابود کردن یک ژن Hox در مگس میوه می‌تواند باعث شود به جای شاخک، پا رشد کند.

مطالعات قبلی گمانه زنی کرده بودند که عنکبوت‌های دریایی ممکن است یک ژن Hox غیرعادی برای رشد شکم داشته باشند. اما دکتر شارما و همکارانش کشف کردند که ژنی که وظیفه فرماندهی بخش شکم را دارد، اصلا وجود ندارد.

دکتر شارما می‌گوید: این نخستین مونتاژ ژنومی است که یک خوشه کامل از ژن‌های Hox را برای عنکبوت دریایی فراهم کرده است و آن ژن از این خوشه حذف شده است.

این موضوع یک پرسش جالب را به میان می‌آورد. آنتونیس روکاس (Antonis Rokas)، زیست شناس فرگشتی از دانشگاه وندربیلت که در این پژوهش حضور نداشته، می‌پرسد: آیا شکم این موجودات کوچک شده، چون ژنی که الگوسازی آن را بر عهده داشت، از بین رفت؟ یا اینکه داشتن شکم کم کم بی فایده شد، شاید به دلیل شرایط خاصی که نیاکان عنکبوت‌های گره دار در آن زیسته‌اند و وقتی ژن ناپدید شد، دیگر تغییر خاصی رخ نداد؟ او می‌گوید: نمی‌دانیم کدام علت است و کدام معلول.

دکتر روکاس ادامه می‌دهد که این یافته‌ها همچنین نشان می‌دهد درحالی که معمولا تصور می‌شود صفات جدید از نسخه‌های جدید ژن‌ها ناشی می‌شوند، اکنون روشن شده که از دست رفتن ژن‌ها هم نقش مهمی ایفا می‌کند.

دکتر شارما می‌گوید یکی از راه‌های بررسی پیامد‌های حذف این ژن و شاید روشن سازی آنچه میلیون‌ها سال پیش روی زمین رخ داده، این است که این ژن را در گونه‌ای دیگر از عنکبوت سانان نابود کنند.

شاید در آن صورت بخش شکم نیز ناپدید شود یا شاید شکل دیگری به خود بگیرد. این چیزی است که می‌شود آن را آزمایش کرد.