Para ilmuwan dari University of Florida telah menentukan penyebab genetik tidak adanya cakar pada ular

Nenek moyang ular modern 150 juta tahun yang lalu pindah, secara aktif menggunakan anggota tubuh. Setelah beberapa puluh juta tahun, anggota badan ular menghilang. Sampai sekarang, penyebab kehilangan ini belum jelas, meskipun para ilmuwan telah mencoba untuk menemukan jawaban atas pertanyaan "di mana cakar ular menghilang?" selama bertahun-tahun. Pada tahun 90-an abad terakhir, tim ilmuwan dari Universitas Florida memutuskan untuk mengatasi masalah ini.

21 Oktober, para ilmuwan mempublikasikan hasil pekerjaan mereka. Ternyata, kehilangan kaki adalah mutasi yang terkait dengan perubahan gen penambah spesifik (gen pengubah yang meningkatkan manifestasi fenotipik gen lain). Dalam kasus ular, gen telah mengalami perubahan yang mengontrol aktivitas gen lain yang bertanggung jawab untuk pembentukan anggota tubuh.

"Sangat menarik untuk mengetahui bahwa perubahan tertentu dalam genom memengaruhi kepunahan anggota tubuh," kata salah satu peserta penelitian.

Penemuan ini dibuat oleh Martin Cohn, profesor genetika molekuler dan mikrobiologi, dan mahasiswa pascasarjana Francisca Leal. Para ilmuwan menyelidiki karya gen dalam embrio python yang sedang berkembang, dan juga membandingkan genom ular dan kadal. Menariknya, ular kobra dan ular beludak tidak memiliki anggota tubuh sama sekali, sementara ular piton dan ular boa memiliki sisa-sisa cakar.


Hasil ini adalah semua yang tersisa dari cakar ular sanca.

Kembali pada tahun 1999, Cohn dan rekannya menyadari bahwa sejumlah set gen ular bekerja sedikit berbeda dari reptil lainnya. Penggunaan metode khusus bekerja dengan DNA reptil menyebabkan ekstremitas embrio ular tumbuh. Sayangnya, 17 tahun yang lalu, para ilmuwan tidak memiliki kesempatan untuk mempelajari DNA makhluk hidup, yang kini dimiliki para ahli. Namun demikian, pada tahun 2003, para ilmuwan dapat memahami bahwa aktivitas salah satu situs DNA memainkan peran penting dalam pembentukan anggota tubuh pada kadal. Ular juga memiliki area ini. Spesialis terus mempelajari fitur-fitur dari pekerjaan situs DNA ini dan dari waktu ke waktu menerima sejumlah besar data pada fitur-fitur pekerjaannya.


Ternyata, mutasi gen penguat, yang menyebabkan hilangnya cakar oleh ular, bukan satu - ada tiga dari mereka sekaligus. Efek dari mutasi ini bersifat kumulatif, mereka menghilangkan bagian dalam gen amplifikasi yang disebut Sonic landak (landak supersonik). Situs ini dikenal sebagai situs pengikatan faktor transkripsi. Penguat bertanggung jawab untuk mengaktifkan landak Sonic, yang pada gilirannya bertanggung jawab untuk pembentukan anggota tubuh. Efek kumulatif dari tiga mutasi mengarah pada fakta bahwa bagian ini tidak menyala sama sekali (untuk ular kobra dan ular beludak), atau menyala untuk waktu yang sangat singkat, setelah itu mati secara permanen.

Ternyata, genom python dan boas memiliki seluruh rangkaian instruksi untuk membentuk cakarnya. Tetapi, karena selama perkembangan embrio bagian genom, yang bertanggung jawab untuk perkembangan anggota badan, hampir tidak berfungsi, hanya cakar dasar yang terbentuk dalam boas dan ular sanca.

Gen boa dan python enhancer lainnya masih tetap ada dalam DNA, termasuk gen yang bertanggung jawab untuk mengaktifkan gen Hoxd13, yang melaluinya perkembangan anggota tubuh terjadi. Pada tahap awal pengembangan, embrio python memiliki sumber seluler kerangka penuh cakar, termasuk tulang jari. Pada saat keluar dari telur ular piton muda dari semua ini, hanya sisa-sisa tulang paha yang tersisa, dan tidak lebih.

“Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa pembentukan anggota badan dalam python jauh lebih maju daripada yang kita pikirkan sejauh ini. Agar embrio memiliki cakar, genom python memiliki semua yang Anda butuhkan. Tetapi proses pembentukan kerangka tidak berakhir, ” kata Cohn.

Tim ilmuwan kedua, yang dipimpin oleh Axel Wiesel dari Lawrence National Laboratory di Berkeley, California, memutuskan untuk memeriksa apa yang akan terjadi jika penambah gen tikus yang disebutkan di atas diganti dengan gen ular yang serupa. Untuk ini, teknik pengeditan genom yang dikenal sebagai CRISPR-cas9 digunakan. Untuk memverifikasi efek gen penambah ular, ikan dan amplifier manusia ditransplantasikan ke tikus.

Ternyata, dalam dua kasus terakhir, tungkai pada tikus terbentuk cukup normal. Tetapi ketika menggunakan gen penambah ular, bukan anggota badan normal, hanya tuberkel yang terbentuk dalam embrio tikus. Setelah para ilmuwan memasukkan potongan-potongan DNA yang hilang ke dalam amplifier, anggota badan pada tikus mulai terbentuk secara normal.

20 tahun lalu, ahli paleontologi menemukan fosil jasad leluhur ular modern yang memiliki anggota tubuh. Beberapa ahli telah memutuskan bahwa hilangnya kaki oleh ular terjadi lebih lambat dari yang diperkirakan sebelumnya. Pada saat yang sama, para ahli lain mengatakan bahwa beberapa spesies (buntu) nenek moyang ular hanya berevolusi, setelah menerima kaki mereka kembali. Hasil penelitian oleh ilmuwan modern menunjukkan bahwa kelompok ilmuwan kedua mungkin benar.

Sejauh yang bisa dinilai, para ahli mengatakan, mekanisme evolusi tidak hanya kuat, tetapi juga fleksibel. Hal ini memungkinkan beberapa makhluk untuk mengembangkan kembali organ dan fungsi tubuh yang pernah hilang.

Source: https://habr.com/ru/post/id398555/