Nouveau Matériel: Une Étude Révèle Que Le Matériel Génétique Des Crustacés Peut Fabriquer De La Soie

Depuis des milliers d'années, les gens s'émerveillent de la complexité des toiles de soie robustes des araignées et apprécient la douceur luxueuse de la soie filée par les vers à soie.Certaines autres espèces d'insectes, comme les abeilles et les mouches, produisent également des soies.Mais peu de gens, même les biologistes, savent que toutes sortes de crustacés fabriquent également cette fibre protéique polyvalente et précieuse.Maintenant, deux étudiants diplômés croient que ces producteurs de soie peu connus méritent l'attention qu'ils méritent.

Les deux hommes ont travaillé ensemble pour collecter et analyser le matériel génétique de dizaines de crustacés appelés scléropodes, dont certains peuvent fabriquer de la soie.Un des étudiants, Brittany au Florida Museum of Natural HistoryCummings, qui a assemblé un arbre généalogique, révèle que ce groupe a développé de manière indépendante la fonction de production de soie à plusieurs reprises – un exemple de ce que l’on appelle l’évolution convergente.L'autre Siena de l'Université de Californie à Santa BarbaraMckim, qui a découvert qu'au moins un amphibien produit cette fibre, avec les mêmes gènes que les vers à soie.

La semaine dernière, lors de la réunion annuelle de la Society for Integrative and Comparative Biology à Seattle, les deux hommes ont rapporté leurs résultats, y compris des données suggérant que certains gastéropodes ont développé des situations physiques étranges ou des appendices après avoir perdu leur capacité à fabriquer de la soie.

Jonathan Allen, Zoologiste des invertébrés au William Mary College, qui n'a pas participé au travail, a déclaré que l'étude suggère que l'évolution de la Soie a de nombreux objectifs et a peut - être conduit à la diversité des modes de vie et des tailles de corps."La perte subséquente de la production de soie a conduit à des changements encore plus étranges."

Lors de la Conférence, mckeem a décrit l'utilisation de la littérature scientifique datant de plus d'un siècle pour déterminer quels filaments de crustacés sont fabriqués.Elle rapporte que la Soie a probablement évolué au moins six fois chez les crustacés, dont les amphipodes, les crabes barracudas (également appelés crevettes de semence) et les tanaides (petits crevettes vivant en eau salée et en eau douce) ont chacun deux origines.

Certains biologistes de la soie qui ont assisté à la Conférence de mackin ont été surpris.Angela Alicea, chercheuse postdoctorale en soie d’araignée à l’université d’akron« Je ne savais pas que les crustacés étaient capables de fabriquer de la soie », a déclaré Serrano.

Même parmi les biologistes, les squatepodes sont souvent négligés ou, pire encore, confondus avec des crevettes à l'apparence étrange.En forme de haricot, généralement pas plus gros que les cerises, ils sont abondants dans les océans, les rivières, les lacs et les étangs et constituent un aliment essentiel pour les poissons, les autres invertébrés et même les baleines.Jusqu'à présent, mckim et Cummings se sont concentrés sur la classe de staphylocoques la plus morphologiquement diversifiée, les snaketails.Plusieurs espèces de plantes de la famille des serpents de mer sont des plantes à filaments.En outre, de nombreuses espèces ont subi d'énormes changements, allant de l'augmentation des griffes et des tentacules à la diminution et à l'absence de la tête, de l'extrémité postérieure, ou des deux.

Ce sont ces couronnes de serpents aux formes étranges qui ont attiré Cummings vers l'étude de la soie chez les schistopodes.Il y a une vingtaine d'années, d'autres chercheurs pensaient que la diversité de la famille des serpentinidés provenait des membres de ce CLADE, qui comprend 21 familles et qui a évolué avec des glandes filamenteuses, de longs tentacules et des pattes de préhension.

Ensemble, Cummings et mckim ont collecté des gastropodes de la Colombie - britannique au sud de la Californie et en Amérique du Sud.Elle a également examiné des spécimens conservés qui lui étaient expédiés dans les régions côtières de l'Atlantique, des Caraïbes et de l'Antarctique.Ces créatures fabriquent de la soie à des fins différentes.Certains l'utilisent pour lier les grains de sable et les excréments, parfois pour créer des tubes protecteurs souples dans la boue ou des tubes durs utilisés pour pomper l'eau pour collecter les aliments.L'un d'eux construit même des « tiges» filamenteuses aux extrémités vertébrales des oursins, qui servent de support lorsqu'ils s'étendent avec leurs tentacules pour capturer la nourriture.(les épines fournissent une protection pour les oursins et les Staples.) certaines personnes utilisent leur soie pour créer des clôtures mobiles où les corps nagent à l'intérieur des tubes de soie et battent les tentacules pour se déplacer.

Ensemble, les deux hommes ont collecté du matériel génétique à partir d'espèces de staphylocoques nouvellement capturées représentant sept familles de serpentinidés.Jusqu'à présent, ils ont catalogué les gènes actifs de neuf espèces.Cummings a rapporté lors de la Conférence que ces premières données fournissent des indices surprenants sur l'évolution des amphibiens.

Les chercheurs croient que tous les fabricants de tubes de soie sont regroupés et que toutes les espèces qui ne fabriquent plus de tubes de soie appartiennent à une autre branche de l'arbre généalogique des amphibiens.Mais l'analyse initiale de Cummings suggère que la production de soie s'est développée plusieurs fois et a probablement disparu plusieurs fois.Les premières espèces de lépidoptères à fabriquer des tuyaux en soie.Une partie d'entre eux ont perdu leur capacité à produire de la soie et se sont accrochés aux roches, aux coquillages et à d'autres surfaces sans aucun tuyau.

Plus tard, à un moment donné, la production de soie a évolué à nouveau, mais les espèces ont construit des tuyaux durs pour pouvoir vivre dans des eaux qui coulent plus rapidement, a - t - elle rapporté.Récemment, certaines de ces espèces ont de nouveau échangé leur capacité à produire de la soie contre une vie libre et attachée dans ces eaux plus rapides."L'histoire qu'elle espère raconter n'est pas aussi simple qu'elle n'y paraît", a déclaré Allen.

Une analyse plus approfondie de la soie des crustacés pourrait un jour avoir des applications pratiques.Les chercheurs ont utilisé la soie d'araignée pour la biomédecine et l'ingénierie, comme fil de suture et comme échafaudage pour régénérer les tissus.En étudiant ses propriétés, les chercheurs apprennent à fabriquer des matériaux synthétiques tout aussi robustes.

Alicea« les amphibiens vivent dans un environnement marin, de sorte que cette Soie a quelque chose d’unique qui « lui permet de fonctionner dans l’eau salée», a déclaré Serrano.« Nous pourrions peut - être utiliser ces matériaux pour fabriquer des matériaux pour nous - mêmes. »

Mckeem s'est concentré uniquement sur les organismes producteurs de soie, comparant les gènes actifs de certaines de leurs jambes, qui peuvent produire de la soie, tandis que d'autres n'ont pas de glandes de soie.Elle rapporte que deux gènes actifs de pattes de dipodes filamenteux ont été trouvés chez les vers à soie.Cette découverte "nous fait croire qu'ils utilisent des gènes très similaires à ceux des mites", a - t - elle déclaré lors de la Conférence.Mais pourquoi et comment ces gènes similaires – qui sont peu susceptibles de remonter à un ancêtre commun – sont ce qui m’a rendu endormi toute la nuit.