Experts de la UB i de lʼIRBio seqüencien el genoma dʼuna aranya endèmica de les illes Canàries

Dysdera silvatica: un voraç depredador als boscos canaris de laurisilva

El gènere Dysdera, al qual pertany Dysdera silvatica, inclou més de 250 espècies dʼaranyes de distribució majoritàriament mediterrània. Els arxipèlags de la Macaronèsia representen el límit occidental de la distribució dʼaquest tàxon, que ha assolit una significativa diversificació específica a les illes Canàries, on actualment seʼn coneixen prop de cinquanta espècies endèmiques.

«Una dʼaquestes espècies és Dysdera silvatica, integrada dins dʼun llinatge evolutiu que ha esdevingut un dels principals depredadors —tant en abundància com en diversitat— de les xarxes tròfiques dʼinvertebrats terrestres insulars», detalla el professor Miquel Arnedo, del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals de la Facultat de Biologia i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat de la UB (IRBio).

«Lʼespècie D. silvatica és un depredador generalista. Cal tenir en compte, però, que, a diferència dʼaltres grups dʼaranyes, el gènere Dysdera també inclou especialistes en la caça i el consum dʼisòpodes terrestres. Totes aquestes espècies conviuen a les illes Canàries, on sembla que lʼespecialització tròfica en aquests crustacis ha evolucionat diferents cops independentment», afegeix Arnedo, que dirigeix el Grup de Recerca en Sistemàtica i Evolució Zoològica de la UB.


La primera seqüenciació dʼun genoma en la superfamília Dysderoidea

Aquesta és la primera seqüenciació del genoma nuclear i mitocondrial dʼuna espècie de la superfamília Dysderoidea, i la segona que es coneix dins el grup de les Synspermiata, un dels principals llinatges dʼaranyes. En el cas dʼaquest grup, la primera espècie amb informació genòmica disponible va ser lʼaranya violinista (Loxosceles reclusa Gertsch & Mulaik, 1940), una espècie distribuïda al continent americà i força coneguda pel seu potent verí necròtic.

Segons les conclusions del treball, el genoma de lʼespècie D. silvatica és molt gran (1,7 giga parell de bases o Gbp) i presenta una alta complexitat, amb una fracció enorme de seqüencies genòmiques repetitives. Tal com assenyala el catedràtic Julio Rozas (UB-IRBio), que ha codirigit lʼestudi juntament amb Alejandro Sánchez-Gracia, «en el marc del treball sʼha generat un assemblatge de la seqüencia genòmica dʼuns 1,4 Gbp, un 54 % dels quals està constituït per elements repetitius».

«Hem identificat i caracteritzat un total de 36.000 gens que codifiquen per a proteïnes», destaca Rozas, que és cap del Grup de Recerca en Genòmica Evolutiva i Bioinformàtica a la Universitat de Barcelona, integrat en la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

Lʼespècie D. silvatica és diploide —es a dir, presenta una doble dotació cromosòmica— i té un sistema de determinació del sexe de tipus XX-X0, en què les femelles tenen sis parells de cromosomes no sexuals (autosomes) i la parella dels cromosomes sexuals XX. En el cas dels mascles, també hi ha sis parells dʼautosomes i només un cromosoma sexual X.


Tècniques de seqüenciació de tercera generació per abordar un genoma complex

El treball investigador per seqüenciar el genoma de la Dysdera silvatica es va iniciar fa prop de cinc anys mitjançant lʼaplicació de tècniques de seqüenciació massiva de segona generació (next generation sequencing, NGS) com ara la tecnologia Illumina. Amb aquest protocol, es van generar uns mil milions de seqüencies curtes (de 100 parells de bases) que encara eren insuficients per obtenir un assemblatge de qualitat del complex genoma de lʼespècie.

Per això, lʼequip va complementar les dades amb tècniques de seqüenciació de tercera generació (single molecule sequencing, SMS) de PacBio i Nanopore, «unes metodologies més costoses però més efectives per obtenir seqüencies del genoma molt més llargues, i facilitar un assemblatge genòmic de més qualitat fent servir els denominats assembladors híbrids, que combinen dades de la seqüenciació obtinguda a través de diverses tecnologies», detalla  José Francisco Sánchez-Herrero, membre del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i de lʼIRBio i primer autor de lʼarticle.


Ecologia, evolució i comportament reproductiu

Des dʼuna perspectiva global, el nou treball aporta noves perspectives per conèixer les bases genètiques del canvi ecofenotípic que es produeix durant els fenòmens de radiació adaptativa al llarg de lʼevolució biològica. En concret, en el cas dels exemplars del gènere Dysdera a les illes Canàries, la seqüenciació del genoma dʼaquesta primera espècie podrà aportar informació molt valuosa sobre lʼarquitectura genètica subjacent als canvis fenotípics i fisiològics que sʼassocien tant a lʼespecialització tròfica com a les adaptacions al medi subterrani, en un entorn natural on algunes espècies sʼhan adaptat a viure de manera exclusiva en els tubs volcànics.

En lʼàmbit del comportament reproductiu, la família Dysderidae inclou espècies que mostren el mecanisme de selecció femenina críptica, és a dir, una estratègia reproductiva que consisteix en la selecció postcòpula per part de la femella de lʼesperma dʼun mascle determinat per fecundar els seus ous. Aquesta selecció es realitza mitjançant un complex sistema de diverticles i glàndules associades a la vulva femenina. Conèixer les característiques del genoma dʼuna espècie dʼaquesta família podria contribuir a determinar en el futur la base genètica dʼaquest comportament, mitjançant lʼestudi comparatiu de diverses regions del genoma sota constriccions selectives diferents entre sexes, i entre espècies amb diferents estratègies sexuals.

Finalment, el treball proporciona uns recursos molt útils per abordar estudis sobre altres qüestions evolutives i funcionals fonamentals, com ara lʼorigen i evolució de productes dʼinterès mèdic o comercial produïts per les aranyes (verins, seda, etc.).