Jak węże straciły kończyny?

Niedawno opublikowane niezależne badania naukowe rzucają nowe światło na fakt utraty kończyn przez łuskowate gady. Powszechnie wiadomo, że ok. 150 mln lat temu ciało tych zwierząt się wydłużyło, a węże porzuciły kończyny. Jak doszło do tego z genetycznego punktu widzenia?

Odpowiedź na takie pytanie wydaje się zaskakująco prosta. Są za to odpowiedzialne tylko trzy mutacje w obszarze DNA, znanym jako wzmacniacz (przełącznik genów). Wzmacniacz, o którym mowa, jest celem dla białek niezbędnych do ekspresji genu znanego jako Sonic Hedgehog Homolog (SHH), który odpowiada za rozwój kończyn. Przez zmianę sekwencji wzmacniacza, mutacje zapobiegają wiązaniu białek i tym samym gen pozostaje nieaktywny.

Badania opublikowane w czasopiśmie "Current Biology" wykazały, że trzy mutacje DNA pytona nie oznaczają, że gen SHH zostaje całkowicie wyciszony - proces rozwoju kończyn się rozpoczyna, ale szybko także kończy. Z kolei kobry mają więcej niż trzy mutacje w regionie wzmacniacza, co oznacza, że u gadów tych kończyny nigdy się nie wykształciły. To wyjaśnia, dlaczego u pytonów i wężów boa zachowują się tzw. szczątkowe kończyny, podczas gdy inne gatunki tych zwierząt ich nie mają.

Podczas innych badań, których wyniki opublikowano w "The Cell", uczeni wykorzystali narzędzie CRISPR-Cas9 do wyodrębnienia wzmacniacza pytona, który następnie wszczepiono do genomu myszy. Zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy, u gryzoni powinny się nie wykształcić kończyny. I tak też się stało - zamiast kończyn pojawiły się małe guzki.

To nie wszystko: gdy myszom wszczepiono wzmacniacz pytona, ale "naprawiony" (bez zmutowanych fragmentów), kończyny się wykształciły i rosły normalnie. Oznacza to, że gdyby ten sam fragment DNA zmodyfikować u węży, to prawdopodobnie obdarowalibyśmy je kończynami.