基因的缺失如何造就海蜘蛛奇特的多足身躯

海蜘蛛（Pycnogonida）是一类具有高度异常解剖结构的海洋节肢动物：其躯干极为细短，许多内部器官系统延伸至长腿中，腹部则极度退化至几乎无法辨认的程度。与蜘蛛、蝎子、螨虫或鲎等广为人知的动物同属螯肢动物类群（chelicerates），该名称源于chelicerates），该名称源于其钳状口器——螯肢。这些"无躯干生物"的奇特身体构造引发了引人入胜的问题：其形成背后的遗传因素是什么？这又能揭示螯肢动物怎样的演化历史？答案蕴藏于它们的基因组中。

高分辨率基因组

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为完成基因组组装，研究人员结合了多种互补的测序技术。首先，通过"测序技术。首先，通过"长读长测序"技术获取单个岸栖海蜘蛛（P. litorale）个体的遗传物质，该技术能捕获极长的DNA片段，有助于准确组装重复或复杂的基因组区域。随后，在另一只岸栖海蜘蛛个体中检测基因组的空间构象，揭示细胞核内DNA片段的邻近关系。利用这种空间距离信息，可确定已测序DNA片段的正确排序。通过整合多源数据，最终组装出57条假染色体，以前所未有的分辨率呈现了海蜘蛛基因组的近乎完整图谱。研究还补充了岸栖海蜘蛛不同发育阶段基因活性的新数据集。"许多非模式生物的基因组组装极具挑战性，海蜘蛛属也不例外。唯有结合现代高通量数据源，才得以构建高质量基因组，"维也纳大学进化生物学系的第一作者Nikolaos Papadopoulos表示，"这将成为后续研究的重要基石。"

基因缺失的可见效应

研究团队特别关注Hox基因簇——一个在动物界进化上高度保守的基因家族。"在节肢动物中，Hox基因对正确区分不同体节至关重要；它们也是许多其他动物类群发育过程中的核心'主调控因子'，"维也纳大学进化生物学系项目负责人Andreas Wanninger解释道。岸栖海蜘蛛的惊人秘密在于：其基因组中完全缺失部分Hox基因簇，即参与身体后部发育的关键基因abdominal-A (Abd-A)。该基因的缺失可能与海蜘蛛腹部的极端退化相关。类似现象也出现在其他后体退化的节肢动物中，如某些螨类和藤壶。因此，海蜘蛛为Hox基因缺失与身体部位退化的演化关联提供了又一例证。

该基因组还揭示了更广泛的演化模式。与蜘蛛和蝎子不同——它们的基因组存在古老全基因组复制的明显痕迹——岸栖海蜘蛛基因组中未见此类迹象。由于海蜘蛛被认为是螯肢动物类群的姐妹群，这表明螯肢动物祖先的基因组尚未经历这些复制事件；全基因组复制应发生在演化后期某些螯肢动物亚群中。

新型参考基因组

这一新组装的高质量基因组为后续比较研究铺平道路。岸栖海蜘蛛由此成为研究螯肢动物亲缘关系、身体构造演化以及节肢动物多样性遗传机制的新型重要参考物种。"从演化发育视角看，海蜘蛛极具研究价值：其发育模式可能代表节肢动物的原始状态，同时它们又拥有独特的身体构造创新。此外，它们还具有非凡的再生能力，"维也纳大学进化生物学系的通讯作者Georg Brenneis阐释道。他补充说："如今我们掌握了基因组及发育过程中基因活性的综合数据集，可在分子水平系统研究这些特性。"研究人员将利用这一新型参考基因组，深入探索螯肢动物的基因调控、发育与再生机制，以期更好地理解该类群演化成功的深层过程。