Одно легкое и никаких конечностей: почему у змей такое странное телосложение?
На Земле обитают животные самых разных форм и размеров. Однако большинство из существующих видов обладают некоторыми сходными внешними чертами, например, двумя парами конечностей. Подобное телосложение особенно сильно распространено среди позвоночных животных, за исключением змей. Вытянутые чешуйчатый существа настолько узкие, что внутри их тела не помещаются парные легкие. И это несмотря на то, что их ближайшие родственники — ящерицы — обладают и передними, и задними лапками, а также вполне обычными органами дыхания. Почему же у змей такие странные тела? Разбираемся.
Азиатским ученым удалось приблизиться к ответу
Китайская исследоватеьница Цзятан Ли вместе с коллегами секвенировала ДНК 14 видов змей, которые относились к 12 различными семействам этого вида. Также они использовали информацию о геномах 11 видов змей, которые определили в ранних исследованиях. Виды животных, которые изучали ученые, разделяло около 150 миллионов лет независимой эволюции. Этот срок ненамного превышает время существования змей как вида. Таким образом, эксперты надеялись, что найденные у видов общие особенности, окажутся ключевыми для всего подряда.
Что удалось обнаружить исследователям?
Оказалось, что у змей существует мутация в цепочке ДНК под названием PTCH1. Этот ген играет не последнюю роль в процессе формирования конечностей. Раньше ученые считали, что отсутствие условных рук и ног у чешуйчатых созданий связано именно с генами, которые контролируют его работу. Однако теперь исследователи заметили, что некоторые делеции в PTCH1 совпадают у всех видов змей, которые были изучены в рамках исследования.
Так эксперты предположили, что сбой в работе описанной цепочки ДНК появился на самых ранних этапах формирования змей. Это натолкнуло исследователей на мысль о том, что именно это изменение и послужило причиной столь необычной формы тела.
Догадку проверили на мышах
Ученым удалось вывести вид грызунов, который обладал схожей со змеями мутацией: эксперты «выбили» те же участки из гена PTCH1 у мышей. В результате генетических изменений мыши появлялись на свет с сильно деформированными конечностями. Они были короче и гораздо хуже функционировали по сравнению с лапками здоровых особей.
Этот эксперимент подтвердил догадки ученых и доказал решающую роль сбоев в гене PTCH1 для формирования змеевидного тела.
А что насчет асимметрии внутренних органов?
Оказалось, что у змей присутствуют отклонения в генах DNAH11 и FOXJ1. Именно они играют ключевую роль в формировании и развитии эмбрионов у позвоночных, а также в том, что они рождаются с симметричным телосложением. Эксперты считают, что особенности строения этих цепочек ДНК стало причиной того, что одно легкое у змей сильно редуцировано и практически не работает (у некоторых особей второй орган дыхания и вовсе отсутствует). Из-за этого животные дышат только одним легким.
Скорее всего подобные экстремальные изменения были бы фатальны для других живых организмов, однако змеи продолжают жить и развиваться несмотря ни на что.
