trodde först vara nära besläktade med krabbor, hummer och andra kräftdjur, 1881 evolutionsbiolog E. Ray Lankester placerade dem solidt i en grupp som liknar spindlar och skorpioner. Hästskokrabbor har sedan dess ansetts vara förfäder till arakniderna, men molekylära sekvensdata har alltid varit glesa nog för att tvivla.

University of Wisconsin-Madison evolutionära biologer Jesusaxis Ballesteros och Prashant Sharma hoppas då att deras senaste studie publicerad i tidskriften Systematic Biology hjälper fast att plantera gamla hästskokrabbor inom arachnid-släktträdet.genom att analysera troves av genetiska data och överväga ett stort antal möjliga sätt att undersöka det, har forskarna nu en hög grad av förtroende för att hästskokrabbor verkligen hör hemma inom arakniderna.

”genom att visa att hästskokrabbor är en del av arachnidstrålningen, istället för en släkt som är nära besläktad med men oberoende av arachnider, måste alla tidigare hypoteser om utvecklingen av arachnider revideras”, säger Ballesteros, en postdoktoral forskare i Sharmas laboratorium. ”Det är ett stort skifte i vår förståelse av arthropod evolution.”Leddjur anses ofta vara de mest framgångsrika djuren på planeten eftersom de upptar mark, vatten och himmel och inkluderar mer än en miljon arter. Denna gruppering inkluderar insekter, kräftdjur och araknider.

Hästskokrabbor har varit utmanande att klassificera inom Leddjur eftersom analys av djurens Genom har upprepade gånger visat att de är relaterade till araknider som spindlar, skorpioner, kvalster, fästingar och mindre kända varelser som vinegaroons. Men” forskare antog att det var ett fel, att det fanns ett problem med data”, säger Ballesteros.dessutom har hästskokrabbor en blandning av fysiska egenskaper som observerats bland olika Leddjur. De är hårdskalade som krabbor men är de enda marina djuren som är kända för att andas med bokgyllor, som liknar bokens lungor spindlar och skorpioner använder för att överleva på land.

endast fyra arter av hästskokrabbor lever idag, men gruppen uppträdde först i fossilregistret för cirka 450 miljoner år sedan, tillsammans med mystiska, utdöda linjer som havsskorpioner. Dessa levande fossiler har överlevt stora massutrotningshändelser och idag används deras blod av den biomedicinska industrin för att testa för bakteriell kontaminering.

ålder är bara ett av problemen med att spåra deras utveckling, säger Ballesteros och Sharma, eftersom det inte är lätt att söka tillbaka genom tiden för att hitta en gemensam förfader. Och bevis från fossila fynd och genetik indikerar evolution hände snabbt bland dessa grupper av djur, convoluting deras relationer till varandra.

” en av de mest utmanande aspekterna av att bygga livets träd är att skilja gamla strålningar, dessa gamla utbrott av speciering”, säger Sharma, professor i integrativ biologi. ”Det är svårt att lösa utan stora mängder genetiska data.”även då blir genetiska jämförelser knepiga när man tittar på historien om gener som antingen kan förena eller separera arter. Vissa genetiska förändringar kan vara vilseledande, föreslå relationer där ingen existerar eller avvisa anslutningar som gör det. Detta beror på fenomen som ofullständig härstamningssortering eller lateral genöverföring, genom vilken sortiment av gener inte görs rent över artens utveckling.

Ballesteros testade de komplicerade förhållandena mellan de svåraste generna genom att jämföra de kompletta genomerna av tre av de fyra levande hästskokrabbarterna mot genomsekvenserna av 50 andra artropodarter, inklusive vattenloppor, tusenben och skördare.

med hjälp av en komplex uppsättning matriser, var noga med att inte införa fördomar i sin analys, retade han noggrant data från varandra. Ändå, oavsett vilket sätt Ballesteros genomförde sin analys, fann han hästsko krabbor kapslade i arachnid släktträd.

han säger att hans tillvägagångssätt fungerar som en försiktighetshistoria för andra evolutionära biologer som kan vara benägna att plocka upp de data som verkar mest tillförlitliga eller att kasta ut data som inte verkar passa. Forskare kan till exempel” tvinga ” sina data att placera hästskokrabbor bland kräftdjur, säger Sharma, men det skulle inte vara korrekt. Forskargruppen försökte detta och fann hundratals gener som stöder felaktiga träd.

Ballesteros uppmuntrar andra att utsätta sina evolutionära data för denna typ av rigorös metodik, eftersom ”evolutionen är komplicerad.”

varför hästskokrabbor är vattenboende medan andra araknider koloniserade Mark förblir en öppen fråga. Dessa djur tillhör en grupp som heter Chelicerata, som också inkluderar havspindlar. Havspindlar är marina leddjur som hästskokrabbor, men de är inte araknider.

”vad studien drar slutsatsen är att erövringen av landet av araknider är mer komplex än en enda traditionshändelse”, säger Ballesteros.

det är möjligt att arachnids gemensamma förfader utvecklades i vatten och endast grupper som spindlar och skorpioner gjorde det till land. Eller, en gemensam förfader kan ha utvecklats på land och sedan hästsko krabbor recolonized havet.

”den stora frågan vi är efter är historien om terrestrialisering”, säger Sharma.för Ballesteros, som nu studerar utvecklingen av blindhet hos spindlar som lever djupt i grottor i Israel, kommer hans motiv till hjärtat av den mänskliga naturen själv.

”jag får se med barnslig nyfikenhet och fråga:” Hur kom all denna mångfald att bli?””säger han. ”Det är otroligt vad som finns, och jag trodde aldrig att jag skulle ha förmånen att kunna göra detta.”

studien finansierades av M. Guyer postdoctoral fellowship och stöddes av National Science Foundation grant IOS-1552610.