Регулируя активность генов, ученые укоротили ноги сенокосцам

Коллектив биологов из Университета Висконсина, Национального музея естественной истории в составе Смитсоновского института и Университета Западного Коннектикута сумел вывести сенокосцев с ногами вдвое короче обычного размера ног этого вида. Добиться этого удалось, воздействуя на активность генов у эмбрионов.

Обычно люди, встретив сенокосца в природе, считают его длинноногим пауком, однако на самом деле сенокосцы (Opiliones) представляют собой отдельный отряд в составе класса паукообразных, находящийся с пауками (Araneae) лишь в отдаленном родстве. Как и у пауков, у сенокосцев имеется восемь ног, но у пауков головогрудь и брюшко разделены, а у сенокосцев слиты воедино, при этом у пауков брюшко монолитное, а у сенокосцев разделено на членики. У сенокосцев нет паутинных желез и всего два глаза, тогда как у пауков глаз обычно больше. Отличаются сенокосцы от пауков и своей дыхательной системой: она состоит из разветвленной сети трахей и напоминает дыхательную систему насекомых. Сходство с насекомыми можно заметить и в способе размножения сенокосцев. У них самец непосредственно оплодотворяет самку, тогда как другие паукообразные использую сперматофоры. Свои длинные ноги сенокосцы с легкостью отбрасывают, спасаясь от схватившего их врага. При этом оторванная конечность некоторое время продолжает сгибаться. Ее движения сравнивались с движениями косы, откуда пошло русское название сенокосцев. По-английски они называются daddy-long-legs. В мире существует около семи тысяч видов сенокосцев.

В эксперименте использовался один из самых широко распространенных видов сенокосцев — сенокосец обыкновенный (Phalangium opilio). Чтобы выяснить, как на генетическом уровне определяется развитие длинных ног сенокосца, ученые секвенировали первый черновой вариант генома Phalangium opilio и рассмотрели три гена, которые определяют развитие различных частей тела. Когда они проследили активность двух из этих генов, то обнаружили, что они включаются в ногах эмбрионов.

Затем исследователи использовали РНК-интерференцию — метод, который снижает экспрессию генов, — чтобы подавить эти в сотнях развивающихся эмбрионов P. opilio. В результате у выживших детенышей шесть из восьми ног оказались примерно вдвое меньше их нормального размера. Более того, ноги превратились в короткие педипальпы — щупальца, которые пауки используют не для передвижения, а для схватывания добычи и других целей. Когда исследователи отключили третий ген, конечности не превратились в педипальпы, но стали короче. Они также утратили характерную особенность ног сенокосцев — около сотни дополнительных члеников на лапках (последний отдел ноги членистоногих), которые позволяют лапке обвиваться вокруг стеблей растения.

Итоги исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.