Las serpientes perdieron sus extremidades hace más de 100 millones de años, pero los científicos han luchado para identificar los cambios genéticos involucrados. A Celda la publicación en papel el 20 de octubre arroja algo de luz sobre el proceso, describiendo un tramo de ADN involucrado en la formación de extremidades que está mutado en serpientes. Cuando los investigadores insertaron el ADN de la serpiente en ratones, los animales desarrollaron extremidades truncadas, lo que sugiere que un tramo crítico de ADNperdió su capacidad de soportar el crecimiento de las extremidades durante la evolución de la serpiente.
"Este es uno de los muchos componentes de las instrucciones de ADN necesarias para hacer extremidades en humanos y, esencialmente, todos los demás vertebrados de patas. En las serpientes, está roto", dice Axel Visel, genetista del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y autor principalen el papel: "Es probablemente uno de los varios pasos evolutivos que ocurrieron en las serpientes, que, a diferencia de la mayoría de los mamíferos y reptiles, ya no pueden formar extremidades".
Las serpientes de hoy han sufrido uno de los cambios más dramáticos en el plan corporal en la evolución de los vertebrados. Para estudiar las raíces moleculares de esta adaptación, Visel y sus colegas comenzaron a buscar genomas de serpientes publicados, incluidos los genomas de serpientes basales como la boa ypitón, que tiene patas vestigiales pequeños huesos de las piernas enterrados en sus músculos y serpientes avanzadas, como la víbora y la cobra, que han perdido todas las estructuras de las extremidades. Dentro de estos genomas, se centraron específicamente en un gen llamado Sonic hedgehog, oShh, involucrado en muchos procesos de desarrollo, incluida la formación de extremidades. Los investigadores profundizaron en uno de los reguladores del gen Shh, un tramo de ADN llamado ZRS la secuencia reguladora de la zona de actividad de polarización que estaba presente pero había divergido en las serpientes.
Para determinar las consecuencias de estas mutaciones, los investigadores utilizaron CRISPR, un método de edición del genoma, para insertar el ZRS de varios otros vertebrados en ratones, reemplazando el regulador del ratón. Con el ZRS de otros mamíferos, como los humanos, los ratonesdesarrollaron extremidades normales. Incluso cuando insertaron la ZRS de los peces, cuyas aletas son estructuralmente muy diferentes de las extremidades, los ratones desarrollaron extremidades normales. Sin embargo, cuando los investigadores reemplazaron la ZRS del ratón con la versión de pitón o cobra, los ratones continuaron desarrollándoseextremidades anteriores y posteriores severamente truncadas.
"Usando estas nuevas herramientas genómicas, podemos comenzar a explorar cómo las diferentes versiones evolutivas del mismo potenciador afectan el desarrollo de las extremidades y realmente ver qué sucede", dice Visel. "Solíamos mirar principalmente las secuencias y especular sobre la evolución molecular,pero ahora, realmente podemos llevar estos estudios al siguiente nivel "
Para identificar las mutaciones en el ZRS de las serpientes que fueron responsables de su inactivación durante la evolución de la serpiente, los investigadores observaron más de cerca la historia evolutiva de los cambios de secuencia individuales. Al comparar los genomas de las serpientes y otros vertebrados, identificaron uno en particularSupresión sospechosa de 17 pares de bases que solo ocurrió en serpientes; esta eliminación eliminó un tramo de la ZRS que tiene un papel clave en la regulación del gen Shh en animales de patas.
El equipo de investigación hizo retroceder el reloj evolutivo, restaurando los 17 pares de bases faltantes en una versión híbrida artificialmente creada del python ZRS, y probó el ADN editado en ratones. Aquellos que portaban este ZRS evolutivamente "resucitado" en su genoma, reemplazandosu regulador normal, desarrollaron patas normales. Sin embargo, Visel advierte que los eventos evolutivos probablemente fueron más complejos que una sola deleción: "Probablemente haya algo de redundancia incorporada en el ZRS del ratón. Algunas de las otras mutaciones en la serpiente ZRS probablemente tambiénjugó un papel en su pérdida de función durante la evolución "
Por supuesto, las serpientes no son los únicos animales vertebrados que carecen de brazos y piernas; algunas lagartijas, anguilas y otros peces y mamíferos marinos, por ejemplo, también han adaptado la reducción de extremidades en diversos grados y probablemente experimentaron una evolución ligeramente diferente"La pérdida de extremidades ha ocurrido varias veces de forma independiente durante la evolución animal, y es seguro asumir que las mutaciones que afectan a otros genes estaban involucradas", dice Visel. "Es un problema complejo, pero con la introducción de herramientas de edición del genoma, podemosfinalmente comenzar a vincular cambios específicos de ADN a alteraciones en la forma del cuerpo de manera más sistemática "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
Cite esta página :