“Rắn từng có chân hàng triệu năm trước. Gen này có thể giải thích việc họ mất chân”

Rắn, với hình dạng uốn lượn và hành vi bí ẩn, đã quyến rũ (và khiếp sợ) con người trong nhiều thiên niên kỷ. Những kẻ săn mồi bò này có một số cách thích nghi giúp chúng thành công dường như chống lại mọi khó khăn, bao gồm các cơ quan chuyên biệt trên vòm miệng cho phép chúng “cảm nhận” mùi, hộp sọ linh hoạt cho phép chúng ăn thịt cả con mồi lớn hơn chúng rất nhiều. đầu của chính nó, một cơ quan hố có thể phát hiện ánh sáng hồng ngoại và khả năng tái tạo đáng kinh ngạc mà chỉ thằn lằn mới sánh được.

Nhưng có lẽ đặc điểm nổi bật nhất của chúng là chúng không có chi, điều rất hiếm gặp ở động vật có xương sống. Rốt cuộc, tại sao phải có tủy sống nếu bạn không thể sử dụng nó để điều khiển đôi chân của mình?

Tất nhiên, tại một thời điểm, tổ tiên của loài rắn hiện đại đã có tứ chi và mất chúng vào khoảng 70 triệu năm trước. Làm thế nào và tại sao sự thích ứng này xảy ra?

Giờ đây, một nghiên cứu mang tính đột phá đã làm sáng tỏ bản thiết kế di truyền phức tạp đằng sau kỳ quan không chân này, làm sáng tỏ một bí ẩn khiến các nhà sinh học bối rối trong nhiều thế kỷ.

Giải mã bộ gen của rắn

Trong nỗ lực giải mã những bí mật về quá trình tiến hóa của loài rắn, Jia-Tang Li, nhà bò sát học tại Viện Sinh học Thành Đô, đã giải trình tự bộ gen của 14 loài rắn. Loài này trải qua 150 triệu năm tiến hóa. Họ cũng đã xem xét thêm 11 bộ gen rắn đã được giải trình tự trước đó.

Kết quả là một kho dữ liệu di truyền chưa từng có đủ mạnh để tiết lộ các mẫu ẩn trước đó. Nhóm của Li đã xác định được những thay đổi DNA đáng kể trong một gen gọi là PTCH1, gen kiểm soát sự phát triển của các chi.

Trong khi nghiên cứu trước đây cho thấy vùng DNA kiểm soát PTCH1 là nguyên nhân gây mất chân, thì nghiên cứu này trực tiếp liên quan đến chính gen đó. Điều đáng ngạc nhiên là tất cả các loài rắn đều có đột biến PTCH1 này, khiến nó trở thành cơ sở di truyền quan trọng cho việc chúng không có chi.

Để xác nhận phát hiện của họ, nhóm của Li đã đưa đột biến tương tự vào chuột tương đương với PTCH1. Kết quả thật đáng ngạc nhiên – những con chuột có xương chân ngắn hơn đáng kể. Bằng chứng này cho thấy chắc chắn rằng PTCH1 có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của loài rắn không chân.

Phân tích bộ gen quy mô lớn cũng đang giúp làm sáng tỏ những cách thích nghi khó hiểu khác của loài rắn. Rắn có thị lực rất kém, đó là lý do tại sao chúng luôn sử dụng lưỡi để nhận biết môi trường xung quanh. Các nghiên cứu trước đây cho rằng rắn đang thiếu một gen quan trọng chịu trách nhiệm về thị giác. Tuy nhiên, nghiên cứu mới tiết lộ rằng những gen này vẫn hiện diện trong bộ gen — chỉ hoạt động của chúng bị tắt tiếng và có khả năng bị tắt tiếng trong quá trình tiến hóa ban đầu của loài rắn, đặc biệt là ở những loài rắn nguyên thủy sống dưới lòng đất.

Đáng chú ý, những thay đổi di truyền chịu trách nhiệm cho các gen thị giác im lặng cũng ảnh hưởng đến khả năng nghe tần số cao. Tuy nhiên, sự thay đổi này đã dẫn đến một sự biến đổi hấp dẫn—sự biến đổi xương tai của chúng, khiến chúng trở nên cực kỳ nhạy cảm với các rung động. Có vẻ như rắn trao đổi vị này với vị khác, thể hiện cách tái sử dụng bản thiết kế di truyền một cách khéo léo.

Todd Castoe, nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Texas ở Arlington, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Phát hiện này “chắc chắn sẽ có tác động biến đổi đối với sinh học rắn và động vật có xương sống”. Khoa học.

Những phát hiện đáng chú ý của nhóm đã được công bố trong tuần này trên một tạp chí có uy tín tế bào.