你是否曾凝視草葉中精致的蛛網，驚嘆於那巧奪天工的構造？這離不開蜘蛛腹部末端那靈巧的“紡織工廠”——紡器。正是憑借這一器官，蜘蛛得以編織縱橫交錯的“獵場”，搭乘絲線御風遠行，從而成功演化出超過5萬種生命形態。然而，這關鍵結構究竟從何而來，始終是演化生物學中的一個謎團。如今，這一謎題被揭開。來自中國科學院動物研究所、安徽師范大學與北京大學的研究團隊聯合攻關，通過整合前沿的基因組學與基因功能分析技術，系統揭示了紡器誕生的古老遺傳框架，為探索紡器功能和仿生應用提供了理論依據。相關成果日前發表於國際學術期刊《科學·進展》。

北京大學生命科學學院、基因功能研究與操控全國重點實驗室教授張蔚告訴記者，該研究通過分析蜘蛛古老“親戚”鞭蠍等類群基因組，構建了蛛形動物基因組演化的整體框架。分析顯示，這些生物的基因組演化緩慢，甚至清晰地保留著可追溯至石炭紀的古老基因組復制痕跡。

那麼，這次復制事件如何促成了紡器的誕生？研究團隊將目光聚焦於一個名為“abd-A”的關鍵基因。研究發現，在這次古老復制后產生的兩個基因拷貝——abd-A-1和abd-A-2，均參與了紡器的形成。它們如同一對分工協作的“雙胞胎”，在復制后逐漸獲得了部分共享的新功能，這可能為紡器這一全新結構的出現提供了關鍵的遺傳條件。

為更精細地捕捉紡器“萌芽”瞬間的細胞活動，研究團隊對蜘蛛胚胎在紡器出現前后的關鍵時期進行了高分辨率的單細胞測序。實驗結果揭示，一個足部模式基因“dac-1”的調控活動，在蜘蛛腹部一片新的區域被巧妙地“重新部署”，直接參與了紡器的精細構建，這無疑強化了紡器由肢體結構演化而來的構想。

張蔚說，研究團隊為研究關鍵基因在紡器形成中的功能，成功在蜘蛛中構建了基因編輯體系，實現了在此類非模式生物中的功能驗証。這些新技術拓展了演化發育生物學的研究外延與范式，有助於深入挖掘非模式生物中豐富的生物多樣性資源。“該研究不僅填補了動物關鍵創新結構‘從無到有’演化過程中的認知空白，還以典型案例有力支持了‘重復基因網絡驅動復雜形態創新’演化觀點，深化了我們對生命史上諸多精妙結構起源的理解。”（記者晉浩天）