Τα φίδια έχασαν τα άκρα τους πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια, αλλά οι λόγοι που οδήγησαν σ’ αυτή τη φυσική αλλαγή και αποτελεί μια από τις πλέον δραματικές μεταμορφώσεις στο σώμα μεταξύ των σπονδυλωτών όντων, έφερναν σε αμηχανία τους επιστήμονες μέχρι τώρα.
Ερευνητές στο Lawrence Berkeley National Laboratory (Καλιφόρνια, ΗΠΑ) πιστεύουν ότι έχουν βρει το κλειδί, για να λύσουν το μυστήριο. Όπως υποστηρίζουν έχουν εντοπίσει ένα τμήμα του DNA που εμπλέκεται στο σχηματισμό των σκελών και το οποίο έχει μεταλλαχθεί στα συγκεκριμένα ζώα. Οι επιστήμονες εισήγαγαν το γενετικό υλικό των φιδιών σε ποντίκια και παρατήρησαν ότι τα ζώα ανέπτυξαν κολοβωμένα άκρα, γεγονός που υποδηλώνει ότι ένα κρίσιμο τμήμα του «barcode» έχει χάσει την ικανότητα να υποστηρίζει την ανάπτυξη των άκρων κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των φιδιών.
«Αυτό είναι ένα από τα πολλά συστατικά της που περιλαμβάνονται στο DNA τα οποία απαιτούνται για την κατασκευή των άκρων σε ανθρώπους και σε όλα τα άλλα σπονδυλωτά όντα που έχουν πόδια. Στα φίδια έχει σπάσει», λέει ο γενετιστής Axel Visel. «Πρόκειται, ίσως, για ένα από τα πολλαπλά εξελικτικά στάδια, τα οποία εμφανίστηκαν στα φίδια, σε αντίθεση με τα περισσότερα θηλαστικά και ερπετά, δεν μπορούν να σχηματίσουν πόδια».
Ο Visel και οι συνεργάτες του ανέλυσαν τα γονιδιώματα των φιδιών, συμπεριλαμβανομένων των βασικών ειδών όπως ο βόας και ο πύθωνας, των οποίων τα πόδια έχουν ατροφήσει –μικροσκοπικά οστά είναι «θαμμένα» μέσα στους μυς τους και των πιο προηγμένων, όπως η οχιά και η κόμπρα, που έχουν χάσει εντελώς τα άκρα τους. Μεταξύ αυτών των γονιδιωμάτων, επικεντρώθηκαν ειδικά σε ένα γονίδιο που ονομάζεται Sonic hedgehog (Shh), το οποίο εμπλέκεται σε πολλές αναπτυξιακές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένης και αυτής του σχηματισμού των άκρων. Οι ερευνητές απομόνωσαν έναν από τους ρυθμιστές αυτών των γονιδίων, ένα τμήμα του DNA που ονομάζεται ZRS, ο οποίος ήταν παρών, αλλά είχε διαχωριστεί στα φίδια.
Η γενετική «αποκοπή και επικόλληση»
Για τον προσδιορισμό των συνεπειών αυτών των μεταλλάξεων, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το CRISPR, μια επαναστατική μέθοδο επεξεργασίας γονιδιώματος, για να εισάγουν τα ZRS άλλων σπονδυλωτών σε ποντίκια, αντικαθιστώντας τον ρυθμιστή των τρωκτικών. Με τα ZRS άλλων θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπων, τα ποντίκια ανέπτυξαν κανονικά άκρα. Το ίδιο έγινε και όταν εισήγαγαν τα ZRS ψαριών, των οποίων τα πτερύγια είναι δομικά πολύ διαφορετικά. Ωστόσο, όταν οι ερευνητές αντικατέστησαν τα ZRS του ποντικού με του πύθωνα ή της κόμπρας, τα ποντίκια ανέπτυξαν ατροφικά άκρα.
Φυσικά, τα φίδια δεν είναι τα μόνα σπονδυλωτά ζώα που στερούνται άκρα. Ορισμένες σαύρες, χέλια και άλλα ψάρια και θαλάσσια θηλαστικά, για παράδειγμα, έχουν επίσης προσαρμοστεί στη μείωση αυτών των μελών σε διαφορετικούς βαθμούς και είναι πιθανό να έχουν υποστεί μια ελαφρώς διαφορετική εξελικτική διαδικασία. «Η απώλεια των άκρων αρκετές φορές έχει συμβεί ανεξάρτητα κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των ζώων, και είναι ασφαλές να υποθέσουμε ότι οι μεταλλάξεις επηρεάζονται και από άλλα γονίδια τα οποία εμπλέκονται», τονίζει ο Visel. «Πρόκειται για ένα σύνθετο πρόβλημα, αλλά με τα εργαλεία επεξεργασίας γονιδιώματος μπορούμε, επιτέλους, να αρχίσουμε να συνδέουμε τις τελείες».
