تُعَدّ العناكب البحرية (Pycnogonida) من المفصليات البحرية التي تتميز بتركيب تشريحي فريد من نوعه. حيث يكون جذعها ضيقًا وقصيرًا، وتمتد العديد من أجهزة أعضائها الداخلية إلى أرجلها الطويلة، بينما يكون بطنها مُختزلًا بشكل كبير لدرجة تكاد تكون غير قابلة للتعرف عليها. تنتمي العناكب البحرية إلى مجموعة العنكبيات التي تضم أيضًا حيوانات معروفة مثل العناكب والعقارب والقراد وسرطانات حدوة الحصان. يثير التركيب الجسدي الغريب لهذه الكائنات أسئلة مثيرة حول العوامل الجينية التي تقف وراء تكوينها، وما يمكن أن تخبرنا به عن التاريخ التطوري للعنكبيات. الإجابات تكمن في جينومها.
التركيب الجينومي عالي الدقة
قام الباحثون بتجميع الجينوم باستخدام تقنيات تسلسل مكملة. أولاً، تم الحصول على المادة الجينية لفرد واحد من نوع P. litorale باستخدام تقنية “التسلسل الطويل” التي تُمكّن من التقاط مقاطع طويلة من الحمض النووي، مما يسهل تجميع المناطق الجينومية المتكررة أو المعقدة. ثم تم تحليل التنظيم المكاني للجينوم في فرد آخر، لكشف القطع الجينية المتجاورة في نواة الخلية. هذا المزيج من البيانات أدى إلى تجميع 57 كروموسومًا افتراضيًا، مما يمثل تقريبًا كامل جينوم العنكب البحري بدقة غير مسبوقة. تم إضافة مجموعات بيانات جديدة عن نشاط الجينات في مراحل تطور مختلفة للنوع P. litorale.
يقول نيكولاوس بابادوبولوس، المؤلف الأول للدراسة من قسم علم الأحياء التطوري بجامعة فيينا: “يعتبر تجميع جينومات الكائنات غير المعملية تحديًا، وPycnogonum ليس استثناءً. فقط الجمع بين مصادر البيانات الحديثة عالية الإنتاجية جعل من الممكن الحصول على جينوم عالي الجودة”.
الجينات المفقودة وآثارها الظاهرة
ركز فريق البحث بشكل خاص على ما يسمى بمجموعة Hox، وهي عائلة جينية محفوظة تطوريًا عبر المملكة الحيوانية. يوضح أندرياس وانينغر، أحد القادة في المشروع، أن هذه الجينات تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد أجزاء الجسم المختلفة في المفصليات، وهي مهمة أيضًا كمتحكمات رئيسية في تطور الخطة الجسدية في العديد من مجموعات الحيوانات الأخرى.
سر P. litorale المثير هو أن جزءًا من مجموعة Hox مفقود تمامًا من الجينوم، وهو الجين abdominal-A (Abd-A) الذي يلعب دورًا في تحديد وتطوير الجزء الخلفي من الجسم. يمكن أن يكون غيابه مرتبطًا بالاختزال الشديد لبطن العنكب البحري. شوهدت ظروف مشابهة في مفصليات أخرى ذات أجزاء خلفية مختزلة، مثل بعض القراد والبرنقليات. تقدم العناكب البحرية مثالًا آخر على العلاقة التطورية الموثقة بين فقدان جينات Hox والاختزال الجسدي.
الأنماط التطورية الأوسع
يوفر الجينوم أيضًا رؤى حول الأنماط التطورية الأوسع. على عكس العناكب والعقارب التي تظهر جينوماتها علامات واضحة على حالات مضاعفة جينوم قديمة، لا توجد مثل هذه الآثار في جينوم P. litorale. وبما أن العناكب البحرية تعتبر المجموعة الشقيقة لجميع العنكبيات، فإن هذا يشير إلى أن جينوم السلف العنكبي لم يكن يحتوي بالفعل على هذه المضاعفات؛ بل يجب أن تكون قد حدثت في وقت لاحق في التطور لبعض المجموعات الفرعية من العنكبيات.
الخاتمة
يعد الجينوم المجمع حديثًا عالي الجودة نقطة انطلاق لمزيد من الدراسات المقارنة، مما يجعل P. litorale مرجعًا جديدًا قيمًا للأسئلة المتعلقة بالعلاقات بين العنكبيات وتطور خطط أجسامها، بالإضافة إلى الآليات الجينية التي تكمن وراء تنوع المفصليات. من منظور تطوري تطوري، تُعتبر العناكب البحرية مثيرة للاهتمام: حيث أن نمط تطورها قد يكون أساسيًا للمفصليات، ولكن في الوقت نفسه، فإنها تتمتع بتجديدات في خطط الجسم فريدة من نوعها. يوضح جورج برينيس، المؤلف الأخير من الدراسة، أن الجينوم والبيانات الشاملة عن نشاط الجينات أثناء التطور تمكننا من دراسة جميع هذه الجوانب على المستوى الجزيئي.
سيستخدم الباحثون الجينوم المرجعي الجديد لإجراء مزيد من الدراسات حول تنظيم الجينات، والتطور، والتجديد في العنكبيات، بهدف فهم أفضل للعمليات التي تقف وراء النجاح التطوري لهذه المجموعة.
