Slanger Bruges Til At Have Ben Og Våben... Indtil Disse Mutationer Er Sket

{h1}

De mutationer, der er ansvarlige for tab af ben og arme i slanger, er nu kendt, takket være resultaterne fra to undersøgelser.

Forfædrene i dagens slithery slanger havde engang sportede fuldvundne arme og ben, men genetiske mutationer fik reptilerne til at miste alle fire af deres lemmer omkring 150 millioner år siden, ifølge to nye undersøgelser.

Resultaterne er velkomne nyheder til herpetologer, der længe har spekuleret på, hvilke genetiske ændringer der forårsagede slanger at miste deres arme og ben, siger forskerne.

Begge studier viste, at mutationer i en slange af slange DNA kaldet ZRS (Zone of Polarizing Activity Regulatory Sequence) var ansvarlige for den lemmerændrende forandring. Men de to forskerhold brugte forskellige teknikker til at nå frem til deres resultater. [Billedgalleri: Snakes of the World]

Ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort online i dag (20. oktober) i journalen Cell, blev ormens ZRS-anomalier tilsyneladende forskere, efter at de tog flere musembryoer, fjernede musens ZRS-DNA og erstattede det med ZRS-sektionen fra slanger.

Byttet havde alvorlige konsekvenser for musene. I stedet for at udvikle regelmæssige lemmer voksede musene slet ikke nogen lemmer, hvilket tyder på, at ZRS er afgørende for udviklingen af ​​lemmer, siger forskerne.

"Dette er en af ​​mange komponenter i de DNA-instrukser, der er nødvendige for at lave lemmer hos mennesker og i det væsentlige alle andre benede hvirveldyr. I slanger er den brudt," siger undersøgelsens seniorforfatter Axel Visel, en genetiker ved Lawrence Berkeley National Laboratory i Californien, sagde i en erklæring.

Pinning ZRS

Visel og hans kolleger begyndte at kigge på genomerne af "tidlige" slanger, der var tættere på slangen af ​​slangetræet - som boa og python - der har vestigiale ben eller små knogler begravet i deres muskler. Forskerne studerede også "avancerede" slanger, herunder viper og kobra, som ikke har nogen lemstrukturer.

Under deres undersøgelse fokuserede forskerne på et gen, der hedder sonisk hedgehog, som er nøglen til embryonisk udvikling, herunder lemdannelse. Sonic Hedgehog's regulatorer, der ligger i ZRS-sekvensen af ​​DNA, havde muteret, fandt de.

Forskerne havde imidlertid brug for bevis på, at ZRS-mutationerne var ansvarlige for lemmernes tab. For at finde ud af, brugte de en DNA-redigeringsteknik kaldet CRISPR (kort for "klyngede regelmæssigt interspaced korte palindromiske gentagelser") for at skære ZRS-strækningen i musembryoer og erstatte den med ZRS-sektionen fra andre dyr, herunder slanger.

Da musene havde ZRS DNA fra andre dyr, herunder mennesker og fisk, udviklede de lemmer ligesom enhver almindelig mus ville. Men da forskerne indsatte python og cobra ZRS i musene, udviklede musens lemmer knap nok, fandt forskerne.

Under normal udvikling danner musene fulde arme og ben (øverste). Men når musembryoer får en DNA-strækning fra en cobra (midten) og en python (bund), der styrer lemmerudvikling, er deres arm- og benvækst alvorligt begrænset.

Under normal udvikling danner musene fulde arme og ben (øverste). Men når musembryoer får en DNA-strækning fra en cobra (midten) og en python (bund), der styrer lemmerudvikling, er deres arm- og benvækst alvorligt begrænset.

Kredit: Kvon et al. Celle 2016

Derefter tog forskerne et dybtgående blik på slangerne ZRS og fandt ud af, at en sletning af 17 basepar (det vil sige parret DNA-bogstaver) i slangernes DNA syntes at være årsagen til lemmernes tab, de sagde. Da de omhyggeligt "fikseret" mutationerne i slangen ZRS og indsatte det i musembryoer, voksede musene normale ben, de fandt. [Billeder: Weird 4-Legged Snake Was Transitional Creature]

Men skabninger har normalt overflødig DNA, som beskytter mod mutationer som disse, så det er sandsynligt, at flere evolutionære hændelser førte til lemmer i slanger, sagde Visel.

"Der er sandsynligvis en vis redundans bygget i musen ZRS," sagde han. "Et par af de andre mutationer i slangen ZRS har sandsynligvis også spillet en rolle i dens tab af funktion under evolutionen."

Snake lårbener

Voksne slanger har ikke lemmer, men ekstremt unge slangeembryoer gør ifølge den anden undersøgelse offentliggjort online i dagskriften Current Biology.

Som forskerne fra Cell-undersøgelsen fandt forskerne, at slangen ZRS havde invaliderende mutationer, som forhindrede lemudvikling. Imidlertid fandt de også, at pythonembryoner i de første 24 timer af deres eksistens har en "puls af sonisk hedgehog-transkription [det første trin i genekspression] i blot et par ledd-knogleceller", siger undersøgelsens seniorforfatter Martin Cohn, en professor i molekylær genetik og mikrobiologi ved University of Florida College of Medicine.

Men den transkription afbrydes inden for en dag, hvor ægget bliver lagt, hvilket betyder, at slangen ikke fuldt ud kan udvikle ben, fandt Cohn og hans medforfatter Francisca Leal, en doktorand i Cohns lab.

"Python ZRS viste sig at være meget ineffektiv, aktivere transkription i kort tid i nogle få celler," sagde Cohn.

Men selv i løbet af den korte tid lykkedes det at udvikle pythonembryoner til benben, såsom en lårben, tibia og fibula, som forskerne fandt. "[Men] de distale strukturer degenererer, før de fuldt ud adskiller sig i brusk, og pythonhatchlings er efterladt med blot en rudimentær lårben og en klo," sagde Cohn. Han tilføjede: "Resultaterne fortæller os, at pythons har bevaret meget mere af benet end vi værdsat, men strukturen er forbigående og findes kun på embryonale stadier."

Cohn kaldte Cell-studiet, "en tour de force" og "absolut spændende."

"De to grupper tog meget forskellige tilgange til spørgsmålet om ledtab i slanger," sagde Cohn. "Axel [Visel] 's gruppe startede med genomics, og vi begyndte med udviklingsbiologi, og de to grupper konvergerede på nøjagtig samme opdagelse."

Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com