Hogyan veszítették el a kígyók a lábukat

Burmai python és a végtagvesztésért felelős DNS-szekvencia. Eric Zamora/Floridai Természettudományi Múzeum és Martin J. Cohn/Floridai Egyetem elrejteni a feliratot

Burmai python és a végtagvesztésért felelős DNS-szekvencia.

Eric Zamora/Floridai Természettudományi Múzeum és Martin J. Cohn/Floridai Egyetem

Körülbelül 150 millió évvel ezelőtt a kígyók lábakon kóboroltak a Földön, mielőtt a támaszról a csúszdára váltottak volna.

Most két tudós pontosan meghatározta azt a genetikai folyamatot, amely miatt a kígyók elveszítették lábukat. Ráadásul azt mondják, hogy a kígyókban a lábfejlődés "molekuláris gépezete" ezeknek az évmillióknak az után is fennáll - egyszerűen ki van kapcsolva.

Egyes kígyók, például a pitonok, a lábuk apró maradványait tartják, két kis dudor formájában a medencéjük mindkét oldalán. A floridai egyetem tudósai, akik a Current Biology csütörtökön közzétett kígyóláb-kutatását végezték, a pitonokra összpontosítottak.

Ahogy Martin Cohn társszerző és molekuláris genetikai professzor a The Two-Way-nek elmondja, a Sonic hedgehog néven ismert gén felelős a végtagok fejlődéséért. (Igen, ezt a gént a videojáték rajongói nevezték el.)

A floridai kutatók azt találták, hogy a Sonic sündisznó gén nagyon rövid ideig villog a 24 óránál fiatalabb python embriókban. Ezt a genetikai jelet korábban nem sikerült kimutatni a pitonokban.

Cohn szerint a kígyók Sonic sündisznója bekapcsol, mint minden gerincesben, amelynek végtagjai vannak, de aztán kikapcsol. "Nagyon szerettünk volna mélyrehatóan elmélyülni" - mondja -, a genomban ennek okának pontos jellegére. "

Megmagyarázza, hogy a végtaggerincesekben a Sonic sündisznó számos szerv fejlődését irányítja, nemcsak a karokat és a lábakat. A fokozóknak nevezett DNS-szabályozó szekvenciák szabályozzák, hogy ezek a gének ki- és bekapcsolódnak-e bizonyos testrészeken. A végtagok fokozója nélkül a Sonic sündisznó nem tudta őket teljesen kifejleszteni. A kutatók azt találták, hogy az adott fokozóban a DNS több szakaszát törölték a python evolúciójának egy bizonyos pontján.

Ugyanezeket a szakaszokat törölték a boa-szűkítők DNS-szekvenciáiból, mondja Cohn. És az eredmények még kifejezettebbek voltak azoknál a kígyóknál, amelyeknek egyáltalán nincsenek lábszárai, például kobrák és viperák. A Sonic sündisznó végtagfokozójuk "szinte nem volt kimutatható" - mondja. "Tehát ez azt mondja nekünk, hogy a kígyók végtagjaiban a Sonic sündisznó egymás után degradálódott."

Összefoglalva, a tanulmány szerint a Sonic hedgehog végtagfokozó ezen mutációi felelősek a pitonok letartóztatásáért.

A kutatás ezután még meglepőbb fordulatot vett, amikor a tudósok egy másik gén, az úgynevezett HOXD aktivitását tanulmányozták, amely részt vesz az ujjak és lábujjak készítésében. A python embriók tanulmányozása során "láttuk ennek a HOXD génnek a lábára jellemző aktivitási mintázatát, ami valóban furcsa eredmény, mert a pitonok nem építenek lábat" - mondja Cohn.

Aztán Cohn elmondja, hogy kutatótársával, Francisca Leal-lel ezt megtalálták: Az embrionális pitonok "a végtag összes csontvázelemének porcos modellt készítenek. Teljes lábat kezdenek kialakítani egészen a talpig".

"Ez abszolút észbontó volt, mert ez olyan volt, mint egy kriptikus lábcsontváz kifejlesztése egy embrióban" - mondja, hozzátéve, hogy a mutált Sonic sündisznó végtagfokozó végül nem engedi megnőni ezt a rejtélyes végtagot.

Cohn szerint ez érdekes következményre utal a kígyók fejlődésének módjáról évmilliók alatt:

"Számos lábbal rendelkező fosszilis kígyó létezik. A paleontológusok azzal érveltek, hogy ezeknek az ősi kígyóknak egy része megtartotta őseinek lábát, míg más fajok a lábak elvesztése után fejlődtek ki, és így valószínűleg újra megszerezték a lábukat.

Ez azért lehet, mert Cohn szerint a pitonok megtartották a végtagok előállításának molekuláris gépezetének nagy részét.

"Lenyűgöző - hogyan lehet újra kialakítani egy elveszett struktúrát? Elég ritka" - mondja.

"De ezek az eredmények azt mondják nekünk, hogy talán ez nem volt olyan kihívást jelentő folyamat, mint amilyennek tűnhet. Nem kellett a végtagokat újból feltalálniuk. Már most is figyelemre méltó mértékű végtagfejlődés történik az embrióban, és ha csak megtartotta azokat az embrionális struktúrákat, és lehetővé tette számukra a csontváz teljes fejlődését, neked vannak lábad. "