Биология

Ученые выяснили, почему у змей нет конечностей

Рогатый гремучник

Wikimedia Commons

Ученые определили, какие изменения на генетическом уровне привели к тому, что змеи лишились конечностей. В ходе экспериментов они обратили этот процесс вспять. Об открытии сообщается в журнале Cell.

Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли изучили расшифрованные геномы змей, в частности удава и питона, у которых сохранились рудименты задних конечностей в виде так называемых анальных шпор, а также гадюк и кобр, у которых такие рудименты отсутствуют.

Ученые сосредоточили свое внимание на гене SHH, который участвует во многих процессах развития, в том числе в формировании конечностей. Они заметили, что участок гена «зона поляризующей активности» (ZRS) имел некоторые отклонения. С помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9 ученые вставили этот участок ДНК в геном мышей. В результате у подопытных грызунов развились укороченные передние и задние лапы. Участок ZRS, взятый у рыб и млекопитающих, в том числе человека, не вызвал у мышей развития ненормальных конечностей.

Сравнивая геномы змей и млекопитающих, исследователи обнаружили 17 пар азотистых оснований, которые отсутствовали в ZRS змей. Команда ученых решила повернуть вспять «эволюционные часы» и восстановить недостающие фрагменты в ZRS питона. Они внедрили восстановленный участок ДНК мышам, у которых впоследствии сформировались конечности нормального размера.

Змеи — это не единственные позвоночные животные, у которых нет ног и рук. Некоторые ящерицы, рыбы и морские млекопитающие также лишились своих конечностей в ходе эволюции. По словам ученых, использование системы редактирования генома — хороший метод для изучения связи эволюционных изменений в строении организма с модификацией ДНК.