Длинноногие папочки — паукообразные, но не пауки, хотя их часто путают с ними из-за схожего внешнего вида. Длинноногие папочки, также называемые сборщиками урожая, на самом деле являются членами отряда. Опилионы . Этот отряд возник более 400 миллионов лет назад, задолго до появления динозавров, что сделало их одной из старейших известных существующих групп паукообразных. Их долгая история позволила им выделить более 6600 видов с адаптациями, которые позволяют им процветать в широком диапазоне условий окружающей среды.

Но мы еще многого не знаем об их эволюционной истории.

Взять, к примеру, их глаза. У длинноногих папочек обычно два средних глаза, расположенных на передней части тела — для сравнения, у пауков обычно восемь глаз (хотя и не всегда). Но Гильерме Гайнетт и Прашант Шарма из Университета Висконсин-Мэдисон обнаружили, что у длинноногих папочек есть еще две пары глаз — своего рода.

«Я не мог поверить своим глазам. Это был один из тех маленьких моментов, которые случаются в науке, когда ты видишь что-то, чего никто никогда не видел, и очень воодушевляешься», — вспоминает Гейнетт, который сейчас работает научным сотрудником в Бостонской детской больнице и Гарвардской медицинской школе.

Окно в душу

Исследователи анализировали эмбрионы длинноногих папочек под микроскопом, когда обнаружили опсины. Опсины — это группа светочувствительных белков, обнаруженных в фоторецепторных клетках сетчатки и играющих ключевую роль в зрении. Эти белки претерпевают структурные изменения, когда поглощают свет, инициируя серию биохимических реакций, которые в конечном итоге преобразуют световые сигналы в электрические сигналы, которые интерпретируются мозгом как визуальные изображения.

Обнаружение скоплений опсина на эмбрионе убедительно указывает на идею о рудиментарных глазах — рудиментарных структурах глаза, которые утратили свою основную функцию зрения из-за эволюционных изменений или адаптаций. В какой-то момент эволюции глаза развились в две группы функциональных глаз, но теперь они были эволюционно устранены.

Исследователи обнаружили две пары глаз: одну боковую, сбоку головы, и другую, срединную, перед глазами, которые в настоящее время развиваются во взрослом возрасте. Эти две пары глаз никогда не превращаются в «правильные» глаза, но могут использоваться эмбрионами для оценки темноты и света, поскольку они все еще связаны с частью мозга, обрабатывающей зрительную информацию.

Эти рудиментарные органы имеют решающее значение, поскольку они являются связующим звеном между прошлыми и настоящими биологическими особенностями. Например, в 2014 году у древнего паукообразного был обнаружен дополнительный набор глаз на боковой стороне головы. Новое исследование предполагает наличие не одной, а двух дополнительных пар глаз в линии длинноногих пап. Но в целом положение и структура этих ископаемых глаз соответствуют наблюдаемым рудиментарным глазам.

Боковые глаза

Разные положения глаз дают разные преимущества. В целом, срединные глаза обеспечивают лучшую остроту зрения, но боковые глаза могут помочь обнаружить периферическое движение. Им также не нужно так много света, поэтому они могут быть полезны в условиях низкой освещенности.

Затем исследователи начали задаваться вопросом, когда, почему и как длинноногие папочки начали терять эти пары глаз. Что ж, в целом глаза потребляют немало физических ресурсов. Таким образом, когда глаза предоставляют менее ценную информацию, их количество может уменьшиться и исчезнуть в ходе эволюции. Поскольку длинноногие папочки живут в очень разных условиях и средах, трудно точно понять, почему начался этот переход.

Поэтому вместо этого команда обратилась к генетике. В частности, они изучили гены, которые управляют развитием глаз паукообразных.

«Некоторые из этих генов экспрессируются в обоих типах глаз, поэтому они необходимы для всех глаз, как для срединных, так и для боковых глаз. Но некоторые из этих генов более ограничены тем или иным типом», — говорит Гейнетт.

Они временно отключили некоторые из этих генов, чтобы доказать, что структуры опсина действительно являются рудиментарными глазами.

Сейчас команда продолжает работу над эволюцией глаз членистоногих. В частности, они рассматривают переход от сложных глаз, как у мух, к камерообразным глазам, которые мы видим у многих пауков.

«Одной из целей изучения генетики, лежащей в основе того, что мы видим в морфологии, является понимание того, как происходит эволюция. Что вам нужно изменить в базовом рецепте генов, чтобы появилось разнообразие глаз?» — заключает Гейнетт.

Исследование «Рудиментарные органы изменяют расположение окаменелостей в древней группе наземных хелицератов» было опубликовано в журнале Текущая биология .