Około 150 mln lat temu w wyniku ewolucji łuskowate gady straciły nogi, a ich ciało się wydłużyło, przez co mogły łatwiej się poruszać. Naukowcy jednak zastanawiali się, co się takiego stało, że węże "pozbyły się" kończyn.
Obecnie powstało kilka niezależnych badań na temat zmiany genetycznej, która to spowodowała i odpowiedź na pytanie, jak węże straciły kończyny, okazała się zaskakująco prosta.
Okazało się, że za zatrzymanie rozwoju kończyn są odpowiedzialne jedynie trzy mutacje w obszarze DNA, znanym jako wzmacniacz (przełączniki genetyczne). Miejsce to stanowi cel dla białek, które są niezbędne do ekspresji genu (procesu, w którym informacja genetyczna zawarta w genie, zostaje odczytana i przepisana na białka lub różne formy RNA) o nazwie homolog sonic hedgehog (SHH), który jest odpowiedzialny za rozwój kończyn. Przez zmianę sekwencji wzmacniacza, mutacje zapobiegają wiązaniu białek i sprawiają, że geny te przestają działać.
Różnice w obrębie różnych gatunków
W czasopiśmie "Current Biology" opublikowano badania, w których naukowcy stwierdzili, że trzy mutacje w DNA pytona oznaczają, że gen nie został całkowicie wyciszony, co oznacza, że u węży rozpoczął się proces rozwoju kończyn, jednak szybko został on zakończony. Kobry z kolei posiadają więcej niż trzy mutacje we wzmacniaczu, co jest jednoznaczne z tym, że u tych gadów kończyny nigdy się nie wytworzyły. Wyjaśnia to, dlaczego u pytonów i boa wciąż występują tzw. kończyny szczątkowe, podczas, gdy większość węży ich nie ma.
Aktywacja mutacji
W innych badaniach, opublikowanych w czasopiśmie "Cell", naukowcy także zajęli się genem sonic hedgehog. Używając narzędzia do podziału genomu - CRISPR-Cas9 - wyodrębnili wzmacniacz pytona i wszczepili o do genomu zarodka myszy. U zwierząt zamiast nóg, wytworzyły się małe guzki, co potwierdziło, że mutacja w tej części DNA sprawia, że kończyny nie mogą odpowiednio się wykształcić. Naukowcy jednak na tym nie poprzestali. Aby zbadać działanie zmutowanych genów, badacze zmodyfikowali DNA pytona, naprawiając mutacje i wszczepili embrionom myszy tak zmienioną informację genetyczną. Okazało się, że po tym zabiegu, u gryzoni kończyny wykształcały się i rosły normalnie.
Nowe możliwości
Fakt, że za kontrolę rozwoju kończyn odpowiada jedynie mały fragment DNA, który można tak łatwo włączyć lub wyłączyć, może pomóc wyjaśnić wiele przyrodniczych zagadek. Jedną z nich są odnajdowane przez naukowców skamieniałości, gdzie węże mają kończyny, choć, zgodnie z ewolucją, już dawno powinny je stracić. Niektórzy sądzą, że różne węże mogły stracić nogi w różnym czasie, jednak najnowsze badania sugerują, że być może w niektórych grupach kończyny po prostu wykształciły się nieco później.
Zobacz, jak zachowuje się wąż tuż po wykluciu.
Autor: zupi/rp / Źródło: IFL Science