研究解释了蛇是如何失去四肢的

蛇和蜥蜴是穿山甲目的爬行动物。它们有几个共同的特征，但在一个明显的方面有所不同：蛇没有四肢。这两个子序列在一亿多年前就开始分化了。

鉴定参与这种肢体缺失的遗传因素是文章《Julinian Gusson Roscito和Nature Communications的合作者发表的文章》的重点“表型缺陷与进化中基因调控景观的广泛分歧有关”。

这篇文章的另一个同样有趣的焦点是一些地下哺乳动物的眼睛退化。

“我们研究这两个案例是为了了解更普遍的过程，即进化过程中基因组的变化是如何导致表型变化的，”Roscito说。

罗斯基托目前是德国德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的研究员。他曾在巴西担任博士后研究员，并在圣保罗研究基金会-FAPESP的支持下在国外实习。她的博士后奖学金与主题项目“新热带爬行动物和两栖动物的地理比较系统、系统发生、古气候模拟和分类学”有关，其中米格尔特雷福特乌尔班诺罗德里格斯是FAPESP生物区系FAPESP生物多样性表征和保护研究项目的主要研究员。

罗德里格斯是巴西圣保罗大学生物科学研究所(IB-USP)的正教授，负责监督rossitto的博士后研究。他也是最近发表的文章的合著者。

“这项研究包括调查几种脊椎动物的基因组，包括识别仅在蛇或地下哺乳动物中发生变化，但在其他没有失去四肢或正常眼睛的物种中保持不变的基因组区域，”Roscito说。

在视觉系统退化的哺乳动物中，我们知道有几个基因已经丢失，比如与眼睛晶状体和视网膜感光细胞相关的基因。这些基因在进化过程中经历了突变。最终，它们完全失去了功能，也就是编码蛋白质的能力。但这并不是发生在蛇身上的情况，蛇没有失去与肢体形成相关的基因。更准确地说，对一条蛇的基因组进行测序的研究确实发现了一个基因的缺失，但只是一个。因此，我们在研究中选择的方法不是研究基因，而是研究调节基因表达的元素。

基因表达依赖于基因所含信息的调节元件被转录成RNA(核糖核酸)，然后转化成蛋白质。这一过程受顺式调节元件(CREs)的调节，CreS是它们所调节的基因附近的DNA中的核苷酸序列。CREs控制着基因表达的时空和数量模式。

“调节元件可以激活或抑制某个基因在生物体某个部位(如四肢)的表达，而不同的调节元件可以激活或抑制同一基因在不同部位的表达。例如，如果基因丢失，它将不再在两个地方表达，这往往会对生物体的形成产生负面影响。

然而，如果只有一个调控元件缺失，表达可能在一个部分消失，在另一个部分保守，”Roscito解释说。

泰古蜥蜴

从计算的角度来看，CREs不像基因那样容易识别。基因有一个特征语法，碱基对显示基因的起始和终止位置。CRE不是这样，所以必须间接识别。这种鉴定通常基于许多不同物种的DNA序列的保守性。

“为了检测蛇体内特定序列的差异，有必要将蛇的基因组与各种爬行动物和其他发育完全的脊椎动物的基因组进行比较。四肢发育良好的爬行动物的基因组序列很少，因此我们对全肢蜥蜴tegu (Salvator merianae)的基因组进行了测序和组装。这是有史以来第一个teiid谱系物种测序，”作者说。

“以tegu基因组为参考，我们创建了几个物种的基因组比较，包括两条蛇(蟒蛇和蟒蛇)、另外三种有四肢的爬行动物(绿蜥蜴、龙蜥蜴和壁虎)、三只鸟、鳄鱼、三只乌龟、14种哺乳动物、一只青蛙和一只腔棘鱼。这29个基因组的比对被用作所有进一步分析的基础。”

研究人员已经确定了5000多个脱氧核糖核酸区域，这些区域被认为是几个物种中的候选调节元件。然后，他们用文中详细描述的巧妙技术方案搜索了大型数据库，获得了一组CRE，其突变可能导致蛇的祖先四肢消失。

“一些研究涉及一个众所周知的调节因子，它调节一个基因，当它被修饰时，会导致肢体的各种缺陷。蛇在这个CRE中有突变。在2016年发表的一项研究中，老鼠CRE被蛇虫取代，这是可能导致蛇断肢机制的功能证明。然而，这种CRE只是控制肢体形成的几个基因之一的调节元件之一，”Roscito说。

“我们的研究扩大了一批cre。我们发现，其他负责调节许多基因的调节元件在蛇中发生了突变。签名更全面。整个信号级联受到影响。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！