Lo que el genoma de la araña de mar revela sobre su extraña anatomía
El primer genoma de alta calidad de picnogónidos aporta nuevos conocimientos sobre la evolución de los quelicerados
Una colaboración internacional entre la Universidad de Viena y la Universidad de Wisconsin-Madison (EE.UU.) ha permitido ensamblar por primera vez el genoma cromosómico de una araña de mar (Pycnogonum litorale). El genoma informa sobre el desarrollo de la característica planta corporal de la araña de mar y constituye un hito para desvelar la historia evolutiva de los quelicerados en general. El estudio se ha publicado recientemente en BMC Biology.
Las arañas de mar (Pycnogonida) son artrópodos marinos con una anatomía muy inusual: su tronco es muy estrecho y corto, muchos de sus sistemas de órganos internos se extienden en sus largas patas y su abdomen es extremadamente reducido, hasta el punto de ser casi irreconocible. Junto con animales mucho más conocidos, como las arañas, los escorpiones, los ácaros o los cangrejos herradura, las arañas de mar pertenecen al grupo de los quelicerados. El extraño plan corporal de estos "no cuerpos" plantea preguntas fascinantes: ¿qué factores genéticos subyacen a su formación? ¿Y qué puede decirnos esto sobre la historia evolutiva de los quelicerados? Las respuestas están en su genoma.
Un genoma de alta resolución
Para producir el ensamblaje del genoma, los investigadores combinaron tecnologías de secuenciación complementarias. En primer lugar, se obtuvo el material genético de un único individuo de P. litorale mediante la llamada "secuenciación de lectura larga", una tecnología capaz de capturar tramos muy largos de ADN. Esto facilita el correcto ensamblaje de regiones genómicas repetidas o complejas, que de otro modo supondrían un reto. A continuación, se analizó la organización espacial del genoma en un segundo individuo de P. litorale, revelando qué fragmentos de ADN se encuentran cerca unos de otros en el núcleo celular. Aprovechando la información sobre distancias, se puede determinar el orden correcto de los tramos de ADN secuenciados. Esta combinación de fuentes de datos permitió ensamblar 57 pseudocromosomas, que representan casi la totalidad del genoma de la araña de mar con una resolución sin precedentes. A ello se añadieron nuevos conjuntos de datos sobre la actividad génica en diversas fases de desarrollo de P. litorale. "Los genomas de muchos organismos de laboratorio no canónicos son difíciles de ensamblar, y Pycnogonum no es una excepción. Sólo la combinación de modernas fuentes de datos de alto rendimiento ha hecho posible un genoma de alta calidad", afirma el primer autor del estudio, Nikolaos Papadopoulos, del Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad de Viena. "Esto puede servir ahora de trampolín para futuras investigaciones".
Genes perdidos, efectos visibles
El equipo de investigación prestó especial atención al llamado clúster Hox, una familia de genes que se conserva evolutivamente en todo el reino animal. "En los artrópodos, los genes Hox desempeñan un papel fundamental en la correcta especificación de los distintos segmentos corporales; pero también en muchos otros grupos animales son 'controladores maestros' esenciales durante el desarrollo del plan corporal", explica Andreas Wanninger, uno de los directores del proyecto en el Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad de Viena. El apasionante secreto de Pycnogonum litorale: una parte del grupo Hox falta por completo en el genoma, a saber, el gen abdominal-A (Abd-A), un gen típicamente implicado en la especificación y el desarrollo de la parte posterior del cuerpo. Su ausencia podría estar relacionada con la reducción extrema del abdomen de los picnogónidos. Se han observado condiciones similares en otros artrópodos con partes posteriores reducidas, como ciertos ácaros y percebes. Así pues, las arañas de mar ofrecen otro ejemplo de la bien documentada relación evolutiva entre la pérdida de genes Hox y la reducción de partes del cuerpo.
El genoma también ofrece información sobre patrones evolutivos más amplios. A diferencia de las arañas y los escorpiones, cuyos genomas muestran claros signos de antiguas duplicaciones de todo el genoma, en el genoma de P. litorale no se encuentran rastros de este tipo. Dado que los picnogónidos se consideran el taxón hermano de todos los quelicerados, esto sugiere que el genoma del antepasado de los quelicerados no presentaba ya estas duplicaciones, sino que debieron producirse mucho más tarde en la evolución, para ciertos subgrupos de quelicerados.
Un nuevo genoma de referencia
Este genoma de alta calidad recién ensamblado allana el camino para futuros estudios comparativos. P. litorale se convierte así en una nueva y valiosa especie de referencia en lo que respecta a cuestiones sobre las interrelaciones entre quelicerados y la evolución de sus planes corporales, así como los mecanismos genéticos que subyacen a la diversidad de los artrópodos. "Desde el punto de vista del desarrollo evolutivo, las arañas de mar son muy interesantes: su modo de desarrollo puede ser ancestral para los artrópodos, pero al mismo tiempo presentan múltiples innovaciones únicas en su plan corporal. Además, poseen notables capacidades regenerativas", explica el último autor, Georg Brenneis, del Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad de Viena. Y añade: "Ahora que tenemos el genoma y conjuntos de datos completos sobre las actividades de los genes durante el desarrollo, podemos estudiar sistemáticamente todos estos aspectos a nivel molecular".
Los investigadores utilizarán el nuevo genoma de referencia para nuevos estudios sobre la regulación génica, el desarrollo y la regeneración en quelicerados, con el objetivo de comprender mejor los procesos subyacentes al éxito evolutivo de este grupo.
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Publicación original
Nikolaos Papadopoulos, Siddharth S. Kulkarni, Christian Baranyi, Bastian Fromm, Emily V. W. Setton, Prashant P. Sharma, Andreas Wanninger, Georg Brenneis; "The genome of a sea spider corroborates a shared Hox cluster motif in arthropods with a reduced posterior tagma"; BMC Biology, Volume 23, 2025-7-2
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