蜘蛛為什麼有膝蓋？（圖）

　發布日期：2015年10月08日    科學公園

　　蜘蛛等蛛形綱的動物腿部也有膝蓋的結構(Patella)，然而包括昆蟲在內的其他節肢動物卻沒有膝蓋。那麼是什麼導致了蜘蛛發育出膝蓋的結構？一項新的研究認為，這是一個叫做dac的基因發生了基因重複的結果。

　　蜘蛛等蛛形綱的動物腿部也有「膝蓋」的結構（注），然而包括昆蟲在內的其他節肢動物卻沒有膝蓋。那麼是什麼導致了蜘蛛發育出膝蓋的結構？一項新的研究認為，這是基因重複的結果。

　　

　　（圖片來源：http://news.discovery.com/animal ... ed-knees-151006.htm）

　　基因重複(gene duplication)指的是含有基因的DNA片段發生重複。基因重複通常是DNA複製或者修復過程出錯的結果，常常導致生物出現新的性狀，因此是進化的重要推動力，但關於蜘蛛中的基因重複如何導致變異，人們此前知之甚少。

　　來自德國的研究人員最初試圖研究基因對於不同蜘蛛腿部發育差異的影響，他們將注意力集中在一個叫做dachshund (簡稱dac)的基因上。這個詞的原意是臘腸犬，此前人們已經知道該基因能夠影響節肢動物腿部發育，例如果蠅如果缺少這個基因可能會導致腿部發育異常。

　　研究人員意外地發現，蜘蛛基因組的另外一個區域還有一份dac基因。隨後的實驗表明，如果抑制第二個dac基因在蜘蛛胚胎中的表達，蜘蛛的膝蓋將不能正常發育，這不僅使得蜘蛛無法正常行走，還導致它們撐不過過第二次蛻皮。這表明，蜘蛛膝蓋的形成是dac基因發生基因重複的結果，而這賦予蜘蛛全新的行走方式，在生存競爭中佔據優勢。

　　

　　正常發育的蜘蛛胚胎（右）和第二個dac基因表達受抑制的蜘蛛胚胎（左）。圖片來自原報道

　　業內人士高度評價這項研究，認為它清晰地揭示了基因重複是如何賦予生物新的性狀和功能。但也有研究人員指出，同為蛛形綱動物，蟎蟲也有膝蓋結構，但dac基因並沒有發生重複，因此仍然需要進一步的研究。

　　【註：蛛形綱動物的膝蓋 (Patella)中指的是連接兩個較長肢節即腿節（Femur ）和脛節（Tibia）的一個較為短小的肢節，和脊椎動物中的膝蓋不是一個概念。在昆蟲類中，腿節和脛節是直接連接的，沒有膝節。感謝網友飛雪之靈、深山蟲吟對此的補充和指正】