A python és a kobra felfedi a kígyók genetikai titkait
A tigrispiton és a királykobra az első kígyók, amelyeknek teljes genomját leolvassák. Ez lehetővé tette nemcsak sajátos genetikai jellemzőik figyelembevételét, hanem e hüllők csoportjának genetikai evolúciójának sebességének és természetének hozzávetőleges becslését is a többi gerinceshez képest.
A zoológusok régóta használják a molekuláris biológia vívmányait saját céljaikra. Például sokkal könnyebb megítélni az állatcsoportok közötti kapcsolatokat és evolúciós kapcsolatokat, ha a genom szekvenciája a kezében van. De ebben az értelemben a különböző állatok különböző módon szerencsések - a tudósok csak most jutottak el a kígyók kezéhez. Két nagy kutatócsoport egyszerre tette közzé a királykobra és a tigrispiton teljes genomjának elemzésének eredményeit. Ezek a fajok az első kígyók, amelyek DNS-ét teljesen szekvenálták.
Természetesen a kutatók okkal tették ezt, de azért, hogy megértsék, hogyan tükröződik génszinten az a sajátos megjelenés és életmód, amelyet ezek a hüllők vezetnek. A genetikai elemzés segítségével nem csak azt lehet megtudni, hogy milyen molekuláris mechanizmusok állnak a kígyók adott tulajdonsága mögött, hanem azt is, hogy ezek a lények, ahogy mondani szokás, hogyan jutottak el egy ilyen élethez, vagyis milyen evolúciós változások mentek végbe. velük.
Todd Kastow, az austini Texasi Egyetem (USA) munkatársa és munkatársai a Délkelet-Ázsiában élő sötét tigrispitont tanulmányozták, amely a közelmúltban invazív fajtá vált az USA déli államaiban. A kutatók nemcsak a DNS-t olvasták le, hanem a szívben, májban, vesében és vékonybélben lévő piton gének aktivitását is összehasonlították evés előtt és után – egy nappal és négy nappal a kezelés után.
A PNAS folyóiratban zoológusok arról számoltak be, hogy a piton génaktivitás változásai meglepően nagyok voltak: a táplálék hatására a gének fele másképp működött, és ezek a változások 48 órán belül bekövetkeztek. Ennek eredményeként a piton anyagcseréje 40-szeresére gyorsult, belső szervei (belek, vesék és máj) három nap alatt megkétszereződtek.
Ami a kobrát illeti, amelyet Nicholas Casewell, a Bangor Egyetem (Nagy-Britannia) munkatársaival együtt tanulmányozott, itt a tudósokat elsősorban a kígyó mérgezősége, az a képessége érdekelte, hogy képes 73 peptidből és fehérjéből mérgező keveréket létrehozni. Ahogy a szerzők ugyanabban a PNAS-ban írják, 20 géncsalád vesz részt a kobrák méregtermelésében, és furcsa módon azoknak a géneknek, amelyek a mérgező mirigyekben működnek, a hüllő testének más részein ikrek vannak. Az evolúció során a "mérgező" gének további másolatokat kaptak, és gyakran egynél többet is, és ezek a kópiák mutálódhattak, tovább bonyolítva a mérget.
Az evolúció során a mérges kígyók arra kényszerülnek, hogy folyamatosan javítsák mérgüket, mivel áldozataik egyidejűleg ellenállóbbá válnak a toxinokkal szemben, amelyekkel a hüllők megmérgezik őket. Egy kígyó élete szó szerint a méregtől függ, hiszen nem tud mással szembeszállni, csak azt az ellenséggel, és világos, hogy miért szántak ilyen nagyszabású genetikai erőforrásokat erre a célra.
Mindkét csoport kutatói egyszerre próbálták összehasonlítani a piton és a kobra genomját, valamint összehasonlítani az eredményt más gerincesek DNS-ével, köztük az egyetlen mérgező emlősfaj, a kacsacsőrű DNS-ével.
Ehhez mindkét kígyóból mintegy hét és félezer gént választottak ki, amelyek egy példányban jelen vannak a genomjukban. Ahogy az várható volt, a kígyók genetikai változásai óriási sebességgel mentek végbe, messze meghaladva a többi állatét. Ezenkívül a kígyókban a genetikai módosítások száma is sokkal nagyobb volt. Ami érthető: a kígyók testalkata, életmódja stb. olyan szokatlanok, hogy nem lehetett nélkülözni nagy léptékű genetikai változásokat, erőteljes átrendeződések nélkül, amelyek lehetővé tennék számukra, hogy alkalmazkodjanak a kiválasztott réshez.
Ugyanakkor a tudósok megjegyzik, hogy sok változás nem annyira a meglévő gének kezelésében, hanem újak megjelenésében volt. Úgy gondolják, hogy az evolúció fő molekuláris eszköze a génszabályozás újrakonfigurálása, a szabályozó régiókban bekövetkező változások bevezetése, de nem az új kódoló blokkok megjelenése. A kígyók azonban ebben az értelemben látszólag kivételnek bizonyulnak - genomjuk hajlamának köszönhetően a gének másolatait szaporítani, amelyek később tetszés szerint változhatnak.
A kígyók evolúciójáról azonban valószínűleg még korai lenne különösebben nagyszabású következtetéseket levonni mindössze két genom alapján, ezért maguk a kutatók is azt javasolják, hogy várjanak meg további tíz kígyógenom megjelenésére, amelyeket a következő kettőben érdemes tanulmányozni. évek.
Kirill Stasevich
