研究揭示蛇四肢变没的基因秘密

1亿年前，蛇失去了四肢，但是科学家还不能理解相关的基因变化。最近，发表在《细胞》杂志上的一项研究描述了这一过程，并描述了一段与蛇肢形成相关的脱氧核糖核酸。这条蛇的DNA发生了变异。当研究人员将蛇的DNA插入老鼠体内时，老鼠的四肢也变得“萎缩”。这表明在蛇的进化过程中，一个关键的DNA片段失去了支持肢体生长的能力。

为了研究这种进化的分子起源，劳伦斯伯克利国家实验室的遗传学家阿克塞尔·维塞尔(Axel Visel)和他的同事着手研究已发表的蛇基因组，包括基本的蛇，如蟒蛇和蟒蛇，它们有腿的碎片——埋藏在肌肉中的小腿骨。以及高级蛇，如毒蛇和眼镜蛇，它们已经失去了所有的身体结构。在这些基因组中，他们专注于一种叫做音速小子因子(Shh)的基因。该基因参与多种发育过程，包括肢体形成。研究人员已经深入分析了Shh基因(决定极性的活性区域调节序列ZRS)的一个调节因子，它存在于蛇中但会发生变异。

为了确定这些基因突变的后果，研究人员使用基因组编辑方法CRISPR将各种其他脊椎动物的ZRS基因插入小鼠体内，以取代小鼠的调节因子。当其他哺乳动物的ZRS被植入后，老鼠的四肢发育正常。甚至当他们从鱼中植入ZRS时，老鼠的四肢也发育正常。然而，当研究人员使用来自蟒蛇或眼镜蛇的ZRS时，老鼠的前肢和后肢被严重截断。

研究人员仔细观察了个体序列变化的进化史。通过比较蛇和其他脊椎动物的基因组，他们发现了一个特别可疑的17个碱基对的缺失，这种缺失只发生在蛇身上。这一缺失删除了一个ZRS基因，该基因在有脚动物的Shh基因调节中起着关键作用。(张张)