Piton i kobra otkrivaju genetske tajne zmija
Tigrasti piton i kraljevska kobra postale su prve zmije kojima je očitan cijeli genom. To je omogućilo ne samo razmatranje njihovih posebnih genetskih značajki, već i grubu procjenu brzine i prirode genetske evolucije ove skupine gmazova u usporedbi s drugim kralježnjacima.
Zoolozi su dugo koristili dostignuća molekularne biologije za svoje potrebe. Na primjer, mnogo je lakše procijeniti odnos i evolucijske odnose između skupina životinja, imajući pri ruci slijed genoma. Ali u tom smislu različite životinje imaju sreće na različite načine - znanstvenici su tek sada došli do ruku zmija. Dvije velike istraživačke grupe odjednom su objavile rezultate analize cjelokupnog genoma kraljevske kobre i tigrastog pitona. Ove vrste su prve zmije kojima je DNK potpuno sekvenciran.
Naravno, istraživači su to učinili s razlogom, ali kako bi razumjeli kako se vrlo neobičan izgled i način života koji ti gmazovi vode odražavaju na razini gena. Uz pomoć genetske analize može se otkriti ne samo kakvi se molekularni mehanizmi kriju iza ove ili one osobine zmija, već i kako su ta stvorenja, kako kažu, doživjela takav život, odnosno kakve su se evolucijske promjene dogodile. sa njima.
Todd Kastow sa Sveučilišta Texas u Austinu (SAD) i njegovi kolege proučavali su tamnog tigrastog pitona, koji živi u jugoistočnoj Aziji, a nedavno je postao invazivna vrsta u južnim državama SAD-a. Istraživači nisu samo pročitali njegovu DNK, već su usporedili i aktivnost gena pitona u srcu, jetri, bubrezima i tankom crijevu prije jela i nakon - jedan dan i četiri dana nakon poslastice.
U časopisu PNAS, zoolozi izvještavaju da su promjene u aktivnosti gena pitona bile iznenađujuće velike: hrana zbog koje je doslovno polovica gena radila drugačije, a te su se promjene dogodile unutar 48 sati. Zbog toga se metabolizam pitona ubrzao 40 puta, a unutarnji organi (crijeva, bubrezi i jetra) udvostručili su se u tri dana.
Što se tiče kobre, koju je Nicholas Casewell sa Sveučilišta Bangor (Velika Britanija) proučavao zajedno s kolegama, ovdje je znanstvenike prvenstveno zanimala otrovnost zmije, njezina sposobnost stvaranja otrovne mješavine od 73 peptida i proteina. Kako autori pišu u istom PNAS-u, 20 obitelji gena sudjeluje u proizvodnji otrova u kobrama, i, zanimljivo, oni geni koji rade u otrovnim žlijezdama imaju blizance u drugim dijelovima tijela gmazova. Tijekom evolucije, "otrovni" geni su dobivali dodatne kopije, a često i više od jedne, a te su kopije mogle mutirati, dodatno komplicirajući otrov.
Tijekom evolucije, zmije otrovnice su prisiljene stalno poboljšavati svoj otrov, jer njihove žrtve istovremeno postaju otpornije na toksine kojima ih gmazovi truju. Život zmije doslovno ovisi o otrovu, jer ne može ništa osim njega suprotstaviti neprijatelju, a jasno je zašto su tako veliki genetski resursi dodijeljeni u te svrhe.
Istraživači iz obje skupine pokušali su istovremeno usporediti genome pitona i kobre, kao i usporediti rezultat s DNK drugih kralježnjaka, uključujući DNK jedinog otrovnog sisavca, platipusa.
Za to je od obje zmije odabrano oko sedam i pol tisuća gena, koji su prisutni u njihovim genomima u jednom primjerku. Kao što se i očekivalo, genetske promjene kod zmija odvijale su se ogromnom brzinom, daleko nadmašujući one kod drugih životinja. Osim toga, broj genetskih modifikacija kod zmija također je bio mnogo veći. Što je i razumljivo: oblik tijela, način života itd. zmija toliko su neobični da je nemoguće bez velikih genetskih promjena, bez snažnih preuređivanja koja bi im omogućila da se prilagode odabranoj niši.
Istodobno, znanstvenici primjećuju da mnoge promjene nisu bile toliko u načinu upravljanja postojećim genima, koliko u pojavi novih. Vjeruje se da je glavni molekularni alat evolucije rekonfiguracija genske regulacije, uvođenje promjena u regulatornim regijama, ali ne i pojava novih blokova kodiranja. Međutim, zmije se, očito, u tom smislu ispostavljaju kao neka iznimka - zbog sklonosti njihovog genoma da umnožava kopije gena, koje se kasnije mogu mijenjati kako žele.
Međutim, vjerojatno je prerano donositi bilo kakve posebno velike zaključke o evoluciji zmija na temelju samo dva genoma, pa stoga sami istraživači predlažu da se čeka na pojavu još deset genoma zmija, koje bi trebalo proučavati u sljedeća dva godine.
Kiril Stasevich
