werden voor het eerst beschouwd als nauw verwant aan krabben, kreeften en andere schaaldieren, in 1881 plaatste evolutionair bioloog E. Ray Lankester hen stevig in een groep die meer leek op spinnen en schorpioenen. Hoefijzerkrabben worden beschouwd als voorouders van de spinachtigen, maar moleculaire sequentiegegevens zijn altijd schaars genoeg geweest om twijfel te zaaien.University of Wisconsin-Madison evolutionaire biologen Jesús Ballesteros en Prashant Sharma hopen dan ook dat hun recente studie gepubliceerd in het tijdschrift Systematic Biology helpt bij het stevig planten van oude hoefijzerkrabben binnen de arachnide stamboom.

door het analyseren van grote hoeveelheden genetische gegevens en het overwegen van een groot aantal mogelijke manieren om deze te onderzoeken, hebben de wetenschappers nu een hoge mate van vertrouwen dat hoefijzerkrabben inderdaad behoren tot de spinachtigen.

” door aan te tonen dat hoefijzerkrabben deel uitmaken van de arachnide straling, in plaats van een afstamming die nauw verwant is aan maar onafhankelijk is van arachniden, moeten alle eerdere hypothesen over de evolutie van arachniden worden herzien,” zegt Ballesteros, een postdoctoraal onderzoeker in Sharma ‘ s lab. “Het is een grote verschuiving in ons begrip van geleedpotige evolutie.”

geleedpotigen worden vaak beschouwd als de meest succesvolle dieren op de planeet omdat ze land, water en hemel bezetten en meer dan een miljoen soorten omvatten. Deze groep omvat insecten, kreeftachtigen en spinachtigen.

Hoefijzerkrabben waren moeilijk te classificeren binnen de geleedpotigen omdat analyse van het genoom van de dieren herhaaldelijk heeft aangetoond dat ze verwant zijn aan spinachtigen zoals spinnen, schorpioenen, mijten, teken en minder bekende wezens zoals azijn. Maar “wetenschappers gingen ervan uit dat het een fout was, dat er een probleem was met de gegevens”, zegt Ballesteros.

bovendien bezitten hoefijzerkrabben een mix van fysieke kenmerken die bij een verscheidenheid aan geleedpotigen worden waargenomen. Ze zijn hard-dop als krabben, maar zijn de enige zeedieren bekend om te ademen met boek kieuwen, die lijken op het boek longen spinnen en schorpioenen gebruiken om te overleven op het land.

slechts vier soorten hoefijzerkrabben leven vandaag de dag nog, maar de groep verscheen voor het eerst in het fossielenbestand ongeveer 450 miljoen jaar geleden, samen met mysterieuze, uitgestorven geslachten zoals zeeschorpioenen. Deze levende fossielen hebben belangrijke gebeurtenissen van de massauitsterving overleefd en vandaag wordt hun bloed gebruikt door de biomedische industrie om bacteriële besmetting te testen.

leeftijd is slechts een van de problemen die inherent zijn aan het traceren van hun evolutie, zeggen Ballesteros en Sharma, omdat het niet gemakkelijk is om terug te zoeken in de tijd om een gemeenschappelijke voorouder te vinden. En bewijs uit het fossielenbestand en de genetica wijst erop dat de evolutie snel plaatsvond onder deze groepen dieren, waardoor hun relaties met elkaar werden verward.

” een van de meest uitdagende aspecten van het bouwen van de Levensboom is het differentiëren van oude stralen, deze oude uitbarstingen van speciatie,” zegt Sharma, een professor in integratieve biologie. “Het is moeilijk op te lossen zonder grote hoeveelheden genetische gegevens.”

zelfs dan worden genetische vergelijkingen lastig als we kijken naar de geschiedenis van genen die soorten kunnen verenigen of scheiden. Sommige genetische veranderingen kunnen misleidend zijn, het suggereren van relaties waar geen bestaan of het afwijzen van verbindingen die wel bestaan. Dit is te danken aan fenomenen zoals onvolledige lineage sortering of laterale genoverdracht, waardoor assortimenten van genen niet netjes worden gemaakt over de evolutie van soorten.

Ballesteros testte de ingewikkelde relaties tussen de lastigste genen door het volledige genomen van drie van de vier levende hoefijzerkrabsoorten te vergelijken met de genoomsequenties van 50 andere geleedpotigen, waaronder watervlooien, duizendpoten en hooiwagens.

door gebruik te maken van een complexe reeks matrices, waarbij hij ervoor zorgde dat er geen vooroordelen in zijn analyse werden geïntroduceerd, plaagde hij de gegevens zorgvuldig uit elkaar. Toch, hoe Ballesteros zijn analyse ook deed, hij vond hoefijzerkrabben genest in de arachnide stamboom.

hij zegt dat zijn aanpak dient als een waarschuwend verhaal voor andere evolutionaire biologen die geneigd kunnen zijn om de gegevens te kiezen die het meest betrouwbaar lijken, of om gegevens weg te gooien die niet lijken te passen. Onderzoekers zouden bijvoorbeeld hun gegevens kunnen” forceren ” om hoefijzerkrabben onder schaaldieren te plaatsen, zegt Sharma, maar het zou niet accuraat zijn. Het onderzoeksteam probeerde dit en vond honderden genen die onjuiste bomen ondersteunen.

Ballesteros moedigt anderen aan om hun evolutionaire gegevens te onderwerpen aan dit soort rigoureuze methodologie, omdat “evolutie ingewikkeld is.”

waarom hoefijzerkrabben waterbewoners zijn terwijl andere spinachtigen gekoloniseerd land een open vraag blijft. Deze dieren behoren tot een groep genaamd Chelicerata, die ook zeespinnen omvat. Zeespinnen zijn mariene geleedpotigen zoals hoefijzerkrabben, maar het zijn geen spinachtigen.

” wat de studie concludeert is dat de verovering van het land door arachniden complexer is dan een enkele traditie gebeurtenis,” zegt Ballesteros.

het is mogelijk dat de gemeenschappelijke voorouder van spinachtigen in het water geëvolueerd is en dat alleen groepen zoals spinnen en schorpioenen het land hebben gehaald. Of, een gemeenschappelijke voorouder kan zijn geëvolueerd op het land en dan hoefijzerkrabben herkoloniseerde de zee.

” De grote vraag die we zoeken is de geschiedenis van terrestrialisatie, ” zegt Sharma.voor Ballesteros, die nu de evolutie van blindheid bestudeert bij spinnen die diep in grotten in Israël leven, raken zijn motivaties het hart van de menselijke natuur zelf.

“Ik kan met kinderlijke nieuwsgierigheid kijken en vragen:’ Hoe is al deze diversiteit ontstaan?”zegt hij. “Het is ongelooflijk wat er bestaat, en ik had nooit gedacht dat ik het voorrecht zou hebben om dit te kunnen doen.”

De studie werd gefinancierd door de M. Guyer postdoctoral fellowship en ondersteund door de National Science Foundation grant IOS-1552610.