Генетики выяснили, как змеи лишились ног во времена динозавров

Змеи лишились ног примерно 100 миллионов лет назад благодаря трем мутациям в ДНК, "отключившим" работу гена SHH, отвечающего за рост и формирование конечностей в зародышах позвоночных животных,  говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

"То, что вся цепочка генов, отвечающая за рост ног, до сих пор присутствует в геноме змей, и то, что ее "отключили" очень точечные модификации ДНК, является очень четким намеком на то,  как возникли змеи. Как мы считаем, они явно эволюционировали от предка, который обладал нормальными ногами, и геномы змей являются живым доказательством этого", — заявила Франциска Лил (Francisca Leal) из университета Флориды в Гейнсвилле (США).

Как показывают генетические данные, характерная "змеиная" форма туловища – длинное тело, голова и отсутствие каких-либо конечностей — могла развиться среди предполагаемых предков змей как минимум 26 раз. Разнообразие форм тела у древних змей, найденных в отложениях мезозоя и кайнозоя, не позволяет ученым прийти к единому мнению, как они развивались и почему они перешли к такому образу жизни.

Относительно недавно известный американский палеонтолог Николас Лонгрич и его коллеги обнаружили окаменелые останки змеи времен юрского периода, которая обладала четырьмя ногами и жила в норках. Эта окаменелость заставила ученых считать, что переход к жизни в норах послужил главной причиной исчезновения ног у предков современных змей как минимум 90 лет назад, когда жила гигантская безногая змея Dinilysia patagonica.

Лил и ряд других ученых под руководством известного генетика Мартина Кона (Martin Cohn) нашли подтверждение этому и выяснили, как именно змеи лишились ног, наблюдая за ростом зародышей питонов, обладающих рудиментарными остатками ног, и нескольких видов других видов змей и ящериц.

Как объясняют ученые, ростом конечностей млекопитающих и рептилий управляет особый ген и белок – SHH, названный так в честь "ежа Соника" из приставочных игр японской компании SEGA. Отключение этого гена в зародыше  мышей и других позвоночных животных приводит к тому, что у них не развивается мозг, конечности и ряд других критически важных органов.

Работой SHH, в свою очередь, управляют так называемые энхансеры – особые области ДНК, которые заставляют клетку производить молекулы белка SHH и выделять его в окружающую среду. ДНК человека и других животных содержат десятки подобных участков, каждый из которых дирижирует ростом отдельных тканей или своих собственных областей зародыша – мозга, рук, ног и прочих частей тела.

Сравнение геномов питонов и ящериц показало, что сразу три таких участка ДНК были отключены в генетическом коде змей.  Это приводило к интересным последствиям – фактически, формирование будущих лап змеи начиналось, однако оно останавливалось на самых ранних этапах, несмотря на то, что все гены, связанные с этим процессом, были активными и находились в "рабочем" состоянии.

Затем, по мере развития зародыша, эти "заготовки" лап и связанных с ними костей таза и плечей фактически "растворяются" внутри будущей змеи, оставляя от себя в лучшем случае, как это происходит с питонами, небольшие рудиментарные конечности. У других змей, у которых эти энхансеры были повреждены еще сильнее, не оставалось даже рудиментов.

Наличие полноценного генетического "рецепта" роста конечностей, как считает Кон, потверждает гипотезу палеонтологов о том, что предки змей были похожи на ящериц. В пользу этого говорит и совпадение "ископаемого" и "генетического" времени исчезновения ног у змей – судя по различиям в числе мутаций в генах, связанных с ростом ног в ДНК змей и ящериц, это произошло около 100 миллионов лет назад, в середине мелового периода, в расцвет эры динозавров.