Cientistas da Universidade da Flórida determinaram a causa genética da ausência de patas nas cobras

Os ancestrais das cobras modernas 150 milhões de anos atrás se moveram, ativamente usando membros. Depois de várias dezenas de milhões de anos, os membros das cobras desapareceram. Até agora, a causa dessa perda não estava clara, embora os cientistas tenham tentado encontrar a resposta para a pergunta "onde as patas das cobras desapareceram?" por muitos anos. Nos anos 90 do século passado, uma equipe de cientistas da Universidade da Flórida decidiu resolver esse problema.

21 de outubro, os cientistas publicaram os resultados de seu trabalho. Como se viu, a perda de pata é uma mutação associada a uma mudança em um gene potencializador específico (um gene modificador que aprimora a manifestação fenotípica de outro gene). No caso de cobras, um gene sofreu alterações que controlam a atividade de outros genes responsáveis ​​pela formação de membros.

"É muito interessante saber que certas mudanças no genoma afetam a extinção dos membros", diz um dos participantes do estudo.

A descoberta foi feita por Martin Cohn, professor de genética molecular e microbiologia, e pela estudante Francisca Leal. Os cientistas investigaram o trabalho dos genes em um embrião em desenvolvimento de pítons e também compararam o genoma de cobras e lagartos. Curiosamente, cobras e víboras não têm membros, enquanto pitões e jibóias têm vestígios vestigiais de patas.


Essas conseqüências são tudo o que resta das patas da píton.

Em 1999, Cohn e seus colegas perceberam que vários conjuntos de genes de serpentes funcionam de maneira um pouco diferente de outros répteis. O uso de métodos específicos para trabalhar com o DNA de répteis levou ao crescimento de embriões de serpentes. Infelizmente, 17 anos atrás, os cientistas não tiveram a oportunidade de estudar o DNA dos seres vivos, o que os especialistas agora têm. No entanto, em 2003, os cientistas conseguiram entender que a atividade de um dos locais de DNA desempenha um papel importante na formação de membros em lagartos. Cobras também têm essa área. Os especialistas continuaram a estudar os recursos do trabalho deste site de DNA e, com o tempo, receberam uma quantidade bastante grande de dados sobre os recursos de seu trabalho.


Como se viu, a mutação do gene do amplificador, que levou à perda de patas por cobras, não é uma - existem três delas ao mesmo tempo. O efeito dessas mutações é cumulativo; elas removeram uma seção no gene de amplificação chamada Sonic hedgehog (ouriço supersônico). Este site é conhecido como o site de ligação ao fator transcricional. O amplificador é responsável por ativar o ouriço Sonic, que por sua vez é responsável pela formação de membros. O efeito cumulativo das três mutações leva ao fato de que esta seção não liga de modo algum (para cobras e víboras) ou é ligada por um período muito curto, após o que é desativada permanentemente.

Como se viu, o genoma de python e boas tem todo um conjunto de instruções para formar patas. Mas, como durante o desenvolvimento do embrião, a parte do genoma responsável pelo desenvolvimento dos membros quase não funciona, apenas os rudimentos das patas são formados em boas e pítons.

Outros genes melhoradores de boa e python ainda permanecem no DNA, incluindo aqueles que são responsáveis ​​pela ativação do gene Hoxd13, através do qual ocorre o desenvolvimento dos membros. Nos estágios iniciais de desenvolvimento, o embrião python possui fontes celulares do esqueleto completo das patas, incluindo ossos dos dedos. No momento da saída do ovo em pitães jovens, tudo isso resta apenas pequenos vestígios do fêmur, e nada mais.

“Os resultados de nossa pesquisa mostram que a formação de membros em uma píton vai muito além do que pensávamos até agora. Para que o embrião tenha patas, o genoma da píton tem tudo o que você precisa. Mas o processo de formação do esqueleto simplesmente não termina ”, disse Cohn.

Uma segunda equipe de cientistas, liderada por Axel Wiesel do Lawrence National Laboratory em Berkeley, Califórnia, decidiu verificar o que aconteceria se o estimulador do gene do rato mencionado acima fosse substituído por um gene de cobra semelhante. Para isso, foi utilizada uma técnica de edição de genoma conhecida como CRISPR-cas9. Para verificar o efeito do gene que melhora a serpente, os peixes e os amplificadores humanos foram transplantados para ratos.

Como se viu, nos dois últimos casos, os membros dos ratos se formaram normalmente. Porém, ao usar o gene estimulador de serpentes em vez de membros normais, apenas tubérculos se formaram nos embriões de ratos. Depois que os cientistas inseriram os fragmentos de DNA ausentes no amplificador, os membros dos ratos começaram a se formar normalmente.

Há 20 anos, os paleontologistas descobriram os restos fossilizados dos ancestrais das cobras modernas que tinham membros. Alguns estudiosos decidiram que a perda de pernas por cobras aconteceu mais tarde do que se pensava anteriormente. Ao mesmo tempo, outros especialistas disseram que algumas espécies (becos sem saída) dos ancestrais das cobras simplesmente evoluíram, tendo recebido suas patas de volta. Os resultados da pesquisa de cientistas modernos mostram que o segundo grupo de cientistas provavelmente está certo.

Tanto quanto se pode julgar, dizem os especialistas, o mecanismo evolutivo não é apenas poderoso, mas também flexível. Ele permite que algumas criaturas se desenvolvam novamente, uma vez perdidos os órgãos e funções do corpo.

Source: https://habr.com/ru/post/pt398555/