18新利最新登入蛇是怎么失去腿的?

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蛇和蜥蜴是同一目,但蛇的腿基因在数百万年前就被“关闭”了。克里斯蒂安·贝尔/盖蒂图片社

蛇和蜥蜴都是鳞翅目的正式成员。但当蜥蜴用完全成形的腿跳跃和奔跑时,选择无腿的滑带鞋。这些动物为何以及如何走上如18新利最新登入此不同的进化道路是科学界争论的焦点。18新利最新登入然而,有一件事是肯定的——一些蛇仍然携带基因编码,使它们能够发育出腿和脚。

那么,为什么这些蛇没有长出四肢,开始在灌木丛中昂首阔步呢?由于1亿多年前发生的多种基因突变,这一过程背后的基因阴谋基本上被切换到“关闭”位置。

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这些突变影响了一种特殊的基因——Sonic hedgehog基因(SHH),该基因负责四肢的发育。在你问之前,是的,它实际上是吉恩的正式名字得名于它的尖状外观。Sonic hedgehog基因不仅对四肢至关重要,还为四肢提供指导器官及其放置生长中的动物。在蜥蜴中,SHH是活跃的,并导致腿和脚;它在蛇体内是无效的。

一项研究发表于《自然通讯》2016年的研究展18新利最新登入示了爬行动物基因组的变化如何最终导致生物表型的明显转变,或来自某些基因表达的物理特征。简而言之,基因突变导致一些蜥蜴去掉了它们的附属物,变成了蛇,但它们的DNA中仍然保留了那些长腿基因的回声。

为了确定基因序列的变化,研究人员将蛇的基因组与其他拥有完整四肢的爬行动物和脊椎动物的基因组进行了比较。他们特别依赖于泰蜥蜴科学已经对其进行了完整的基因组测序。

蜥蜴恰好有DNA调节测序器(称为增强剂)“翻转”某些基因在生物的发育过程中断断续续。SHH需要这些增强剂来充分发育四肢,这就是蜥蜴最终长出四条腿的原因。18新利最新登入但在蛇类中,这种增强子在进化过程中从DNA序列中被去除,现在甚至在原始蛇类中也几乎(但不是完全)被消除了。

在一些蛇体内,这种增强子的痕迹仍然存在,还有另一种名为HOXD的基因,它负责指导足部的发育。一些蟒蛇胚胎甚至发育出部分腿骨和脚板,但这些特征早在孕育的生物出生之前就已经瓦解了。

不过,仍有迹象表明,并不是所有的蛇都准备好接受穿着小巧的耐克鞋奔跑的想法。仔细观察这些蛇的下面,你会发现肚子上有小疙瘩可能是腿部的残余物

这一切意味着什么?只有一些基因突变,一些原始的蛇也许可以发展四肢。它们实际上是在激活已经隐藏在DNA中的特征,只是在等待合适的变量来触发它们的发育。

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