蜘蛛也有“膝蓋”？ 是什么導(dǎo)致了蜘蛛發(fā)育出膝蓋的結(jié)構(gòu)？
時(shí)間：2016-11-19 11:04 來源：科學(xué)公園 責(zé)任編輯：沫朵
原標(biāo)題：蜘蛛也有“膝蓋”？ 是什么導(dǎo)致了蜘蛛發(fā)育出膝蓋的結(jié)構(gòu)？
蜘蛛等蛛形綱的動(dòng)物腿部也有“膝蓋”的結(jié)構(gòu)（注），然而包括昆蟲在內(nèi)的其他節(jié)肢動(dòng)物卻沒有膝蓋。那么是什么導(dǎo)致了蜘蛛發(fā)育出膝蓋的結(jié)構(gòu)？一項(xiàng)新的研究認(rèn)為，這是基因重復(fù)的結(jié)果。
基因重復(fù)(gene duplication)指的是含有基因的DNA片段發(fā)生重復(fù)。基因重復(fù)通常是DNA復(fù)制或者修復(fù)過程出錯(cuò)的結(jié)果，常常導(dǎo)致生物出現(xiàn)新的性狀，因此是進(jìn)化的重要推動(dòng)力，但關(guān)于蜘蛛中的基因重復(fù)如何導(dǎo)致變異，人們此前知之甚少。
來自德國的研究人員最初試圖研究基因?qū)τ诓煌┲胪炔堪l(fā)育差異的影響，他們將注意力集中在一個(gè)叫做dachshund (簡(jiǎn)稱dac)的基因上。這個(gè)詞的原意是臘腸犬，此前人們已經(jīng)知道該基因能夠影響節(jié)肢動(dòng)物腿部發(fā)育，例如果蠅如果缺少這個(gè)基因可能會(huì)導(dǎo)致腿部發(fā)育異常。
研究人員意外地發(fā)現(xiàn)，蜘蛛基因組的另外一個(gè)區(qū)域還有一份dac基因。隨后的實(shí)驗(yàn)表明，如果抑制第二個(gè)dac基因在蜘蛛胚胎中的表達(dá)，蜘蛛的膝蓋將不能正常發(fā)育，這不僅使得蜘蛛無法正常行走，還導(dǎo)致它們撐不過過第二次蛻皮。這表明，蜘蛛膝蓋的形成是dac基因發(fā)生基因重復(fù)的結(jié)果，而這賦予蜘蛛全新的行走方式，在生存競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
正常發(fā)育的蜘蛛胚胎（右）和第二個(gè)dac基因表達(dá)受抑制的蜘蛛胚胎（左）。圖片來自原報(bào)道
業(yè)內(nèi)人士高度評(píng)價(jià)這項(xiàng)研究，認(rèn)為它清晰地揭示了基因重復(fù)是如何賦予生物新的性狀和功能。但也有研究人員指出，同為蛛形綱動(dòng)物，螨蟲也有膝蓋結(jié)構(gòu)，但dac基因并沒有發(fā)生重復(fù)，因此仍然需要進(jìn)一步的研究。
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