Бирмански питон и ДНК последователността, отговорна за загубата на крайниците. Ерик Замора/Природонаучен музей във Флорида и Мартин Дж. Кон/Университет на Флорида скрий надпис

изгубиха

Бирмански питон и ДНК последователността, отговорна за загубата на крайниците.

Ерик Замора/Природонаучен музей във Флорида и Мартин Дж. Кон/Университет на Флорида

Змиите са обикаляли Земята на крака преди около 150 милиона години, преди да се преместят от опора към плъзгач.

Сега двама учени определиха генетичния процес, който накара змиите да загубят краката си. Нещо повече, те казват, че "молекулярната машина" за развитие на краката все още съществува при змиите след тези милиони години - тя просто е изключена.

Някои змии, като питони, запазват малки остатъци от крака под формата на две малки подутини от двете страни на таза си. Учените от Университета на Флорида, които проведоха изследване на змийските крака, публикувано в четвъртък в Current Biology, се фокусираха върху питоните за изследването.

Както съавторът и професор по молекулярна генетика Мартин Кон казва пред The ​​Two-Way, ген, известен като Sonic hedgehog, е отговорен за развитието на крайниците. (Да, този ген е кръстен от ентусиастите на видеоиграта.)

Изследователите от Флорида установиха, че гена Sonic hedgehog примигва много кратко в питонови ембриони на възраст под 24 часа. Този генетичен сигнал преди това не е бил открит в питони.

Кон казва, че Sonic таралежът на змиите се включва както при всеки гръбначен с крайници, но след това се изключва. „Наистина искахме да разгледаме, казва той, точното естество на причината за това в генома“.

Той обяснява, че при краката с гръбначни животни Sonic таралеж контролира развитието на много органи, а не само на ръцете и краката. ДНК регулаторните последователности, наречени подобрители, контролират начина, по който тези гени се включват и изключват за определени части на тялото. Без подобрител за крайници, Sonic таралеж не може да ги накара да се развият напълно. Изследователите установили, че няколко части от ДНК в този усилвател са били изтрити в някакъв момент по време на еволюцията на питона.

Същите секции бяха изтрити в ДНК последователностите на боа констриктори, казва Кон. И резултатите бяха още по-изразени при змии, които вече нямат остатъци от крака, като кобри и усойници. Техният подобрител на таралежи на Sonic таралеж е „почти неоткриваем“, казва той. „Така че това ни казва, че е имало последователно разграждане на таралежа Sonic в крайниците на змиите.“

За да обобщим, проучването казва, че тези мутации на подобрителя на крайниците Sonic hedgehog са отговорни за арестуваното развитие на крайниците в питоните.

След това изследването предприе още по-изненадващ обрат, когато учените изследваха активността на друг ген, наречен HOXD, който участва в направата на пръстите на ръцете и краката. Докато изучавахме ембриони на питон, „видяхме модел на активност на този ген HOXD, който беше характерен за стъпалото, което е наистина странен резултат, защото питоните не изграждат крака“, казва Кон.

И тогава, казва Кон, той и колегата му изследовател Франсиска Лийл откриват това: Ембрионалните питони "правят предварително хрущялен модел на всички скелетни елементи на крайника. Те започват да формират цялостен крак чак до стъпалото."

„Беше абсолютно умопомрачително, защото това беше като развитие на криптичен скелет на крака в ембрион“, казва той и добавя, че мутиралият Sonic таралеж за подобряване на таралеж в крайна сметка не позволява този криптичен крайник да расте.

Кон казва, че това сочи интересно значение за начина, по който змиите са се развивали през милиони години:

"Има редица изкопаеми змии с крака. Палеонтолозите твърдят, че някои от тези древни змии са запазили краката на своите предци, докато други видове са еволюирали след загуба на крака и по този начин те може да са си придобили отново краката."

Това може да се дължи на факта, че питоните са запазили голяма част от молекулярната техника за създаване на крайници, според Кон.

"Това е завладяващо - как да развиете отново структура, която е била загубена? Това е доста необичайно", казва той.

"Но това, което тези резултати ни казват, е, че може би това не е било толкова предизвикателен процес, колкото може да изглежда. Не е трябвало да преоткриват крайници от нулата. Вече има забележителна степен на развитие на крайниците, която се случва в ембриона и ако просто запази тези ембрионални структури и им позволи да завършат скелетното си развитие, имате крака. "