Павуки і скорпіони отримали коліна завдяки додатковій копії гена, що контролює довжину ніг у членистоногих.
Дивний факт, відомий, напевно, тільки фахівцям - у павуків, на відміну від комах і ракоподібних, є коліна. На павучих ногах, між сегментом, відповідним стегну, і сегментом, що відповідає гомілці, є додатковий сегмент, який так і називається - patella, або колінна чашечка. Коліна покращують рухливість ніг, і павуки повною мірою скористалися цією анатомічною новацією: вони чудово пересуваються різними поверхнями, і багато з них досить швидко. Але звідки у павукоподібних могли взятися колінні чашечки? Адже в інших членистоногих, повторимо, нічого такого немає.
Відповідь тут несподівано знайшли дослідники з Геттінгенського університету. Несподівано ж тому, що Наташа Турецек (Natascha Turetzek) і її колеги цікавилися зовсім іншим - вони хотіли з'ясувати, чому у одних павуків ноги виходять довше, ніж у інших. Спочатку думали, що вся справа в так званому гені Dachshund (у перекладі - «такса») - від нього залежить довжина кінцівок у членистоногих, і якщо у дрозофіли, наприклад, його вимкнути, то ноги у мухи будуть короткими.
Однак у павуків з різною довжиною ніг ніяких відмінностей в активності Dachshund не було. Але одночасно авторам роботи вдалося знайти копію того ж гена, яку в геномі павукоподібних досі ніхто не бачив. Це звичайна еволюційна історія: якийсь ген подвоюється, і, поки один екземпляр робить те, що і завжди робив, другий стає полігоном для еволюційних інновацій - в ньому накопичуються мутаційні зміни, які можуть досить сильно змінити його функції. Жодної проблеми в тому, що він взагалі може зламатися, немає, адже в організму є ще одна (а то й не одна) робоча копія.
Подальші експерименти показали, що другий Dachshund у павуків включається під час ембріонального розвитку в тій ділянці кінцівок, де формується сегмент колінних чашечок. Якщо ж ген вимикали, колінний сегмент залишався зрощеним з берцевим сегментом, і повноцінного колінного членика не формувалося. Результати дослідження опубліковані в Molecular Biology and Evolution.
Приклад з павучими колінами вкотре підтверджує відому теорію, що зовсім не обов'язково якісь особливості будови організму з'являються завдяки абсолютно новим генам, що виникли «з нуля». Як було сказано вище, зазвичай береться якийсь вже існуючий ген, копіюється, і ось з копією відбуваються всілякі еволюційні пригоди, які можуть призвести до досить корисних ознак.
Переваги колінного сегмента були помітні в тих же дослідах: молоді павуки, у яких через генетичні маніпуляції колін не було, були менш рухливими і легко ставали здобиччю своїх більш спритних побратимів. З іншого боку, друга копія Dachshund є у павуків, скорпіонів, але не у кліщів, хоча коліна є і у кліщів теж. Що підтверджує вже інше еволюційне правило, згідно з яким еволюція одного і того ж результату може досягати різними шляхами.
За матеріалами Science.