Primer genoma de alta calidad de una especie de araña marina
No es fácil observar una araña marina y ver un animal tan representativo de su especie que podría ayudar a los científicos a comprender la evolución de casi todo lo que tiene ocho patas. Pero ese es el potencial que un nuevo estudio descubre en estos delgados y sorprendentemente extraños habitantes del fondo marino.
Después de todo, una vez que terminas de contar las patas, rápidamente te quedas sin semejanzas entre las aproximadamente 1.300 especies conocidas de arañas marinas y sus parientes, como las arañas reales, los escorpiones, las garrapatas, los ácaros y los cangrejos de herradura.
Las arañas marinas respiran por las patas, distribuyendo el oxígeno por su cuerpo mediante un tipo de peristalsis (contracciones musculares similares a las que se producen al presionar la comida en la garganta). Cuando llega el momento de gestar, los machos cementan los huevos fecundados sobre sí mismos y los transportan hasta que eclosionan.
Ni siquiera tienen mucho cuerpo, porque las arañas marinas parecen diagramas de tuberías. Son puramente tubulares, sobre todo porque carecen de abdomen, esa parte trasera que alberga el aguijón del escorpión, que almacena toda esa sangre en una garrapata bien alimentada y que da a las tarántulas su bulbosa y peluda masa.
"Son raras", dice Prashant Sharma, investigador especializado en este tipo de cosas. Su laboratorio en la Universidad de Wisconsin-Madison está repleto de arácnidos ciegos que viven solo en unas pocas cuevas del Mediterráneo Oriental, arácnidos con forma de escorpión que rocían ácido por el trasero y arañas de patas cortas.
"Las arañas marinas son animales increíblemente interesantes y poco estudiados. Y eso es lo que nos atrae de ellas", añade Sharma.
Ese interés ha revelado una razón más científica para sentirse atraído por las arañas marinas. Constituyen un ancla útil para la genética de los quelicerados, un grupo que incluye a todos los carismáticos y trascendentales animales de múltiples patas mencionados anteriormente.
Imagen: Desglose del contenido repetido de varios genomas quelicerados, incluido Pycnogonum litorale (resaltado en fuente roja).
Sharma, profesor de biología integrativa de la Universidad de Wisconsin-Madison, estudia la evolución de los quelicerados, profundizando en sus genes para comprender mejor cómo se han desarrollado sus variados e intrincados cuerpos. Ha estudiado cómo y cuándo adquirieron trucos como el veneno y ha demostrado que el cangrejo de herradura pertenece a esta cohorte tanto como la araña doméstica.
Lo que muchos de sus sujetos animales han tenido en común a lo largo de los años es un giro en su evolución que los genetistas consideran una ventaja: espacio libre en el ADN. En algún momento de su trayectoria, experimentaron un proceso llamado duplicación del genoma completo.
"Existen algunos mecanismos para la duplicación de todo el genoma", afirma Sharma, incluyendo un error en la división celular o la combinación de genomas con un pariente cercano. "Pero el resultado es que una especie obtiene una copia extra de todos sus cromosomas. Se puede considerar que todos esos genes adicionales son lugares donde podrían desarrollarse nuevos rasgos y nuevas funciones".
Sharma y sus colaboradores, incluidos los ex miembros del laboratorio Siddharth Kulkarni y Emily Setton, y científicos de la Universidad Ártica de Noruega, publicaron recientemente el primer genoma de alta calidad de una especie de araña marina. El trabajo fue encabezado por sus colegas de la Universidad de Viena, más notablemente Georg Brenneis, una de las pocas personas en el planeta que trabaja en el desarrollo de arañas marinas.
El estudio se centra en la araña marina nudosa, Pycnogonum litorale, que se encuentra ampliamente distribuida en los fondos marinos rocosos del Atlántico Norte y se asemeja mucho a una pequeña raíz de jengibre enredada. Los investigadores descubrieron que esta araña marina en particular nunca ha experimentado la duplicación de su genoma completo.
Debido a que los genomas completos, una vez duplicados, tienden a mantener rastros de esa duplicación de genes, esto coloca a P. litorale en algún lugar cerca de la base de todo el árbol genealógico de los quelicerados en relación con todas aquellas ramas que incluyen especies con genomas duplicados. Es un punto estable hasta el cual los científicos pueden rastrear la progresión de la variación en las arañas modernas y especies relacionadas.
"Son una importante referencia para la evolución de todas estas especies, que incluyen algunas de las plagas agrícolas más importantes, como los ácaros, y vectores de enfermedades humanas, como las garrapatas", afirma Sharma.
Imagen: Las arañas marinas como esta Endeis spinosa no tienen abdomen, por lo que han alojado muchos órganos, como el estómago, en sus robustas patas. Los investigadores creen haber descubierto el motivo.
Los investigadores también podrían haber descubierto la razón por la que las arañas marinas carecen de abdomen. Les falta un gen, convenientemente llamado "Abdominal-A", de un grupo de genes llamado grupo Hox, conocido por su importancia para la organización de las partes del cuerpo. Como resultado, las arañas marinas han metido todo el contenido habitual de un abdomen (estómago, órganos reproductivos, lo que usan para respirar) en sus patas.
Más extraño aún es el hecho de que existen fósiles de arañas marinas de hace decenas y cientos de millones de años que sí tienen abdomen.
"No sabemos con exactitud cuándo se perdió esa estructura. Sabemos que al principio se parecían más a los modernos artrópodos", dice Sharma, refiriéndose al grupo más amplio de animales con exoesqueletos y cuerpos segmentados, que incluye escarabajos, crustáceos, abejas y sus quelicerados. "Y luego, en algún momento, se volvieron completamente extraños. Muy raros".
La investigación se ha publicado en la revista BMC Biology: The genome of a sea spider corroborates a shared Hox cluster motif in arthropods with a reduced posterior tagma
