Переход к социальности изменил геномы пауков и ускорил их эволюцию

Множество видов животных из разных систематических групп перешли к социальному образу жизни. Это означает, что их особи тесно взаимодействуют между собой, зависят друг от друга и живут стабильными группами. Таковы пчелы или муравьи, термиты и множество других существ — от млекопитающих (голых землекопов) до ракообразных. Нетрудно догадаться, что в каждом случае социальность возникает независимо, однако ее эволюция идет сходным образом.

Не стали исключением и пауки — членистоногие, которые отнюдь не склонны к «командной работе» и заботе о своем ближнем. Обычно это яркие индивидуалисты и хищники-одиночки, готовые при случае съесть даже представителя собственного вида. Однако переход к социальности независимо друг от друга все же совершили как минимум 22 вида пауков, представляющие восемь родов и шесть семейств.

Именно на таких нестандартных паукообразных обратили внимание авторы статьи в Nature Communication. Их интересовало, как общественный образ жизни сказался на геноме пауков, ведь известно, что у других животных он связан с определенными и в целом схожими генетическими преобразованиями.

Некоторые гены при этом особенно сильно меняются — их известно немало, несколько сотен. Как правило, такие гены выполняют особые и важные функции: управляют развитием мозга, поведением и метаболизмом. Известно также, что гены из этого списка определяют социальные взаимодействия животных и даже участвуют в развитии психических и поведенческих расстройств человека.

Объектом нового исследования стали транскриптомы 22 видов пауков, среди которых лишь восемь ведут социальный образ жизни. Шесть обозначены как «субсоциальные», то есть их можно считать общественными лишь отчасти. Ценно, что три рода изученных пауков были представлены как социальными видами, так и «индивидуалистами».

В итоге удалось выяснить, что переход к социальности действительно происходил закономерно и вызвал у разных пауков сходные изменения генома. Они затрагивают разные уровни его организации — от отдельных генов и специфических сайтов до полногеномных перестроек.

Важно отметить, что у перешедших к социальному образу пауков эволюция генома ускоряется.

На уровне генов ученые смогли выделить как те, отбор которых шел интенсивнее (таковых оказалось 671 — это, например, гены иммунной системы), так и отбираемые менее активно (их примерно 850, они участвуют в размножении, а также репликации и транскрипции ДНК). Очевидно, они теряют значимость у тех пауков, что предпочли жить в компании.

Среди отдельных важных для паучьей эволюции генов стоит отметить AUTS2 и Dys. Они управляют развитием нейронов и образованием синапсов, а также влияют на социальные взаимодействия у, казалось бы, совсем не похожих на пауков мышей. Помимо этого, мутации гена AUTS2 у человека связаны с неврологическими расстройствами, в том числе аутистического спектра.

Изменения генома шли в неразрывной связи с эволюционными преобразованиями различных признаков организма (фенотипа), которые затронули мозг пауков и органы чувств. Постоянный тесный контакт с сородичами потребовал усиленной защиты от инфекций — это вызвало изменения в их иммунной системе. Разумеется, социальные пауки изменились и на уровне поведения: они гораздо менее агрессивны к представителям своего вида, иначе взаимодействуют друг с другом, размножаются и расселяются.