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        蜘蛛和蝎子已經(jīng)選擇了腿部基因來構(gòu)建他們的頭腦
        
			
        
				2019-04-24 10:38:15
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        節(jié)肢動物是地球上最成功的動物之一。它們大量棲息在海(馬蹄蟹)，天空(果蠅)和地球(蝎子)中，并由它們的外骨骼外部和分段的腿和身體來定義。
        

        蜘蛛和蝎子已經(jīng)選擇了腿部基因來構(gòu)建他們的頭腦
        

        這些適應(yīng)性強(qiáng)的模塊化部件可能有助于解釋為什么這些動物非常適合生活在地球的每個角落。它們的關(guān)節(jié)腿和分隔體也有助于提供它們?nèi)绾芜M(jìn)化的線索。
        

        在2008年3月26日發(fā)表于美國國家科學(xué)院院刊的一項新研究中，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員Emily Setton和Prashant Sharma表明，普通家蜘蛛及其蜘蛛的親屬已經(jīng)免除了參與創(chuàng)建分段頭的基因。而是回收腿基因來完成任務(wù)。
        

        “我們研究蜘蛛，蝎子和其他人，以幫助建立更完整的進(jìn)化故事，并觀察復(fù)雜的節(jié)肢動物世界正在發(fā)生的事情，”Setton說，她是一名人類學(xué)和生物學(xué)專業(yè)的本科生，當(dāng)時她完成了一項工作。只有兩位研究作者。“這個世界是一個充滿驚人多樣性的偉大，偉大的地方。我們想知道，這是怎么發(fā)生的?你如何建造一種動物?”
        

        綜合生物學(xué)教授夏爾馬于2015年從美國自然歷史博物館來到威斯康星大學(xué)麥迪遜分校，并帶來了對地球上一些最令人毛骨悚然，最可爬行的物種的研究，如來自亞利桑那州的毒蝎，來自科羅拉多州的狼蛛和巨大的，來自南極洲的盲海蜘蛛。
        

        “我們與非常困難的動物一起學(xué)習(xí)，”他說。“實驗室的一個重要問題是多樣性是如何在遺傳上和進(jìn)化上建立的?古代譜系如何相關(guān)，以及它們之間差異的遺傳機(jī)制是什么?”
        

        例如，同樣的附屬物 - 以及相同的遺傳密碼序列 - 如何使龍蝦的爪子也成為蛾的口器，螳螂的猛禽前腿和扁蟲的眼睛?
        

        在這項研究中，Setton和Sharma表明，一對基因，即Sp6-9和Dll，通常參與告知發(fā)育中的昆蟲或蜘蛛胚胎在哪里生長腿，已被一組蜘蛛吸收，也有助于告訴胚胎在哪里建立頭部。這些相同的蛛形綱動物缺少另一種叫做Sp5的基因，它通常會導(dǎo)致其他節(jié)肢動物(如果蠅)的頭部分割。
        

        “這是故事情節(jié)的曲折，”夏爾馬說，因為它讓像他這樣的科學(xué)家能夠追蹤這群動物的進(jìn)化和遺傳歷史，并通過它們失去特定基因而聯(lián)合起來。
        

        “這是一種非常類似蜘蛛的損失，”Setton補(bǔ)充說，他計劃在秋季進(jìn)入博士課程。
        

        這是一種獨創(chuàng)性，努力工作和一點運氣，這使她和夏爾馬首先成為故事。
        

        夏爾馬對蜘蛛紡絲器官的發(fā)展感興趣。他和Setton正在探索決定其形成的基因，探索它們是否像其他回收部件一樣，修飾腿部。這導(dǎo)致Setton研究了參與模擬蜘蛛腿發(fā)育的各種基因。出乎意料的是，當(dāng)她消除節(jié)肢動物胚胎中的腿部發(fā)育基因時，她也發(fā)現(xiàn)它們的頭部消失了。
        

        在生物學(xué)中有一種說法，即大自然是簡約的，或者正如Setton解釋的那樣，“進(jìn)化不想重新發(fā)明輪子。”
        

        對于給定的基因來說，從物種到物種決定各種功能是相對常見的，例如編碼爬行動物頜骨的基因以及人類的耳骨。
        

        蜘蛛，蝎子和其他兩種動物Setton和Sharma經(jīng)過測試似乎已經(jīng)用Sp6-9和Dll完成了這項工作。
        

        Setton還發(fā)現(xiàn)了一種叫做箭頭的基因，當(dāng)它被破壞時引發(fā)了一系列細(xì)胞信號事件，這首次表明在昆蟲和蛛形綱動物中發(fā)現(xiàn)了分割和腿部發(fā)育基因之間的重要關(guān)系。
        

        她的工作證明既具有挑戰(zhàn)性又具有個人成就感。
        

        “我喜歡我每天都能進(jìn)來并且好奇，”12月畢業(yè)的Setton說。
        

        她也不害怕蜘蛛。事實上，與Sharma合作的一個亮點是在現(xiàn)場外出收集研究課題。他的實驗室的博士后研究員計劃今年夏天在以色列收集盲洞穴蜘蛛，去年8月，一名研究生和他一起去了澳大利亞。
        

        “你去動物的地方，”他說。
        

        對于研究中的蜘蛛，它們幫助生物學(xué)家追蹤地球上最多產(chǎn)的一組動物的進(jìn)化歷史，這意味著你的廚房窗戶。
        
			

			
          
        
			
        
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