研究揭示蛇四肢变没的基因秘密

2016年11月02日文章来源：科学网

　　蛇在1亿年前失去了四肢，但科学家一直未弄清相关的遗传学变化。近日，发表在《细胞》的一项研究，对这一过程进行了阐述，描述了与蛇四肢形成相关的一段DNA片段，该DNA在蛇当中发生了突变。当研究人员把蛇的这段DNA插入到小鼠体内时，小鼠也发育出了“缩水”的四肢。这表明在蛇的进化过程中，一段关键DNA片段，失去了支持肢体生长能力。

　　为了研究这种进化的分子根源，美国劳伦斯·伯克利国家实验室遗传学家Axel Visel和同事着手研究已发布的蛇基因组，包括基础的蛇，如蟒蛇和巨蟒，它们有残腿——小腿骨埋在肌肉中；以及高级的蛇，如毒蛇和眼镜蛇，它们已经失去了所有的肢体结构。在这些基因组中，他们关注了一个叫音猬因子（Shh）的基因。该基因参与多种发育过程——包括肢体的形成。研究人员深入分析了Shh基因的一个调控因子（极性决定活性区调控序列ZRS），该基因存在于蛇当中但发生了变异。

　　为了确定这些基因突变的后果，研究人员利用基因组编辑方法CRISPR，将来自其他各种脊椎动物的ZRS插入小鼠体内，替代小鼠的调节因子。当插入其他哺乳动物的ZRS时，小鼠四肢发育正常。甚至当他们插入来自鱼的ZRS时，小鼠也发育出了正常四肢。然而，当研究人员用蟒蛇或眼镜蛇的ZRS时，小鼠发育出了严重截断的前肢和后肢。

　　研究人员仔细观察了单个序列变化的进化史。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碱基对的缺失，它只发生在蛇当中。这段缺失删除了一段ZRS，其对于调节有脚动物的Shh基因发挥关键作用。（张章）

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