Científicos de la Universidad de Florida han determinado la causa genética de la ausencia de patas en las serpientes.

Los antepasados ​​de las serpientes modernas hace 150 millones de años se mudaron, utilizando activamente extremidades. Después de varias decenas de millones de años, las extremidades de las serpientes desaparecieron. Hasta ahora, la causa de esta pérdida no ha sido clara, aunque los científicos han tratado de encontrar la respuesta a la pregunta "¿dónde desaparecieron las patas de las serpientes?" por muchos años En los años 90 del siglo pasado, un equipo de científicos de la Universidad de Florida decidió abordar este problema.

El 21 de octubre, los científicos publicaron los resultados de su trabajo. Al final resultó que, la pérdida de la pata es una mutación asociada con un cambio en un gen potenciador específico (un gen modificador que mejora la manifestación fenotípica de otro gen). En el caso de las serpientes, un gen ha sufrido cambios que controlan la actividad de otros genes responsables de la formación de extremidades.

"Es muy interesante saber que ciertos cambios en el genoma afectan la extinción de las extremidades", dice uno de los participantes del estudio.

El descubrimiento fue realizado por Martin Cohn, profesor de genética molecular y microbiología, y la estudiante graduada Francisca Leal. Los científicos investigaron el trabajo de los genes en un embrión de pitón en desarrollo, y también compararon el genoma de las serpientes y lagartos. Curiosamente, las cobras y las víboras no tienen extremidades en absoluto, mientras que las pitones y las boas tienen vestigios de patas.


Estas excrecencias son todo lo que queda de las patas del pitón.

En 1999, Cohn y sus colegas se dieron cuenta de que varios conjuntos de genes de serpientes funcionan de manera un poco diferente a otros reptiles. El uso de métodos específicos para trabajar con ADN de reptiles condujo al crecimiento de embriones de serpientes. Desafortunadamente, hace 17 años, los científicos no tenían la oportunidad de estudiar el ADN de los seres vivos, que ahora tienen los expertos. Sin embargo, en 2003, los científicos pudieron comprender que la actividad de uno de los sitios de ADN juega un papel importante en la formación de extremidades en lagartos. Las serpientes también tienen esta área. Los especialistas continuaron estudiando las características del trabajo de este sitio de ADN y con el tiempo recibieron una cantidad bastante grande de datos sobre las características de su trabajo.


Resultó que la mutación del gen amplificador, que provocó la pérdida de patas por las serpientes, no es una, hay tres de ellas a la vez. El efecto de estas mutaciones es acumulativo; eliminaron una sección del gen de amplificación llamada Sonic hedgehog (supersonic hedgehog). Este sitio se conoce como el sitio de unión del factor transcripcional. El amplificador es responsable de encender el erizo Sonic, que a su vez es responsable de la formación de extremidades. El efecto acumulativo de las tres mutaciones lleva al hecho de que esta sección no se enciende en absoluto (para cobras y víboras), o se enciende por un tiempo muy corto, después de lo cual se apaga permanentemente.

Al final resultó que, el genoma de pitón y boas tiene un conjunto completo de instrucciones para formar patas. Pero, dado que durante el desarrollo del embrión, la porción del genoma, que es responsable del desarrollo de las extremidades, casi no funciona, solo los rudimentos de las patas se forman en boas y pitones.

Otros genes potenciadores de boa y pitón aún permanecen en el ADN, incluidos los responsables de activar el gen Hoxd13, a través del cual se produce el desarrollo de las extremidades. En las primeras etapas de desarrollo, el embrión de pitón tiene fuentes celulares del esqueleto completo de las patas, incluidos los huesos de los dedos. En el momento de la salida del huevo en pitones jóvenes de todo esto, solo quedan pequeños vestigios del fémur, y nada más.

“Los resultados de nuestra investigación muestran que la formación de extremidades en una pitón va mucho más allá de lo que pensábamos hasta ahora. Para que el embrión tenga patas, el genoma de la pitón tiene todo lo que necesitas. Pero el proceso de formación del esqueleto simplemente no termina ", dijo Cohn.

Un segundo equipo de científicos, dirigido por Axel Wiesel del Laboratorio Nacional Lawrence en Berkeley, California, decidió verificar qué sucedería si el potenciador del gen del ratón mencionado anteriormente fuera reemplazado por un gen de serpiente similar. Para esto, se utilizó una técnica de edición del genoma conocida como CRISPR-cas9. Para verificar el efecto del gen potenciador de la serpiente, los amplificadores de peces y humanos se trasplantaron a ratones.

Al final resultó que, en los últimos dos casos, las extremidades en ratones se formaron con bastante normalidad. Pero cuando se usa el gen potenciador de la serpiente en lugar de las extremidades normales, solo se forman tubérculos en los embriones de los ratones. Después de que los científicos insertaron los fragmentos de ADN que faltaban en el amplificador, las extremidades de los ratones comenzaron a formarse normalmente.

Hace 20 años, los paleontólogos encontraron los restos fosilizados de los antepasados ​​de las serpientes modernas que tenían extremidades. Algunos estudiosos han decidido que la pérdida de patas por las serpientes ocurrió más tarde de lo que se pensaba anteriormente. Al mismo tiempo, otros expertos dijeron que algunas especies (callejones sin salida) de los ancestros de las serpientes simplemente evolucionaron, después de haber recibido sus patas. Los resultados de la investigación realizada por científicos modernos muestran que el segundo grupo de científicos probablemente tenga razón.

Hasta donde se puede juzgar, dicen los expertos, el mecanismo evolutivo no solo es poderoso, sino también flexible. Permite que algunas criaturas se vuelvan a desarrollar una vez que se pierden los órganos y las funciones del cuerpo.

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