У человека 7 шейных позвонков. Шея жирафа в длину 2 метра. Сколько шейных позвонков у жирафа? По-прежнему семь. Очевидно, раньше шея жирафа была короче, но видимо древние жирафы любили переходить по ссылкам из папки Спам с предложениями увеличить различные части тела, и теперь у них двухметровая шея. Но со змеями так явно не прокатит, как же они будут ползать, если не будут гнуться?
Если у ящериц в среднем 7–10 пар ребер, то у змей их число может доходить до двухсот. Посмотрите на скелет змеи на следующем фото, недостатка в ребрах она явно не испытывает. Так и представляю диалог:
– Змеюка, слушай, ног на тебя не осталось, но есть куча ребер. Тебе сколько?
– Да.
Судя по всему, что-то где-то в генетике змей опять пошло не так. Объяснений этому есть несколько. Первое связано с геном OCT4. Он занимается обновлением стволовых клеток – тех, из которых образуются все органы и ткани организма. Грубо говоря, он кадровик, привлекающий новых рабочих на стройку. Логично привлечь нужное число "рабочих", построить здание и разойтись. И так в норме и бывает. Ген делает свою работу и его принудительно отключают другие гены-регуляторы ("начальники", как в прошлом посте). Но у змей начальство куда-то отлучилось, а активные рабочие, вместо 10 позвонков с парой ребер для каждого, построили 100.
Аналогия, надеюсь понятна. Ген отключается позже, чем нужно, и из пятиэтажки вырастает небоскреб.
Другой механизм прекрасен в своем изяществе. Но для его понимания мне нужно познакомить вас с целым семейством под названием Нох-гены (читается как Хокс, если что). Это буквально гены-архитекторы. Они управляют продольным планом всего тела: сколько будет позвонков, где кончается шея и начинается грудь, где будет хвост, куда присобачить ребра для грудной клетки – это все их непосредственная задача. Этих генов несколько и каждый отвечает за свой отдел тела, кто за шею, кто за грудь, кто за хвост. В ДНК они лежат рядом друг с другом в той же последовательности: сначала голова, потом тело, потом хвост.
Иногда, однако, происходят нарушения считывания ДНК и один и тот же участок может быть считан дважды, а потом в новой, "дочерней" ДНК окажется например, не 3 гена для шеи, а 6, или 10. Этот процесс называется "дупликация" или удвоение.
Вначале, если мы берем супер древнего ланцетника, Hox-генов было всего 14. Потом нарушения считывания ДНК привели к тому, что эти 14 генов удвоились, а потом еще раз удвоились и их стало 56, и животные, очевидно, стали сильно больше и стали приобретать совершенно разные формы. Так как змеи явно длиннее своих ближайших родственников ящериц, ученые из Швейцарии и США сравнили их Нох-гены.
Что было выяснено?
Передних Нох-генов (которые отвечают за шею и грудь) у змей сильно больше, по сравнению с ящерами, так что они стали длиннее. А что с задними? Поломались гены-регуляторы ("начальники", вспоминаем прошлый пост) для задних Нох-генов. Один вообще выпал, функция других ослабла и Нох-гены стали лучше работать. Плюсом к этому длина самих генов стала больше – добавилось много вставок, удвоений, повторов.
В итоге что мы получили: Нох-гены у змей – как дети богатых родителей. Следят за ними не ахти, предкам до них нет дела и часто ребенок может слопать всю коробку конфет за один присест, или в нашем случае наклепать столько лишних позвонков, сколько ему заблагорассудится. А так как воспитанием молодняка никто особо не занимается, в Нох-генах накапливается все больше замен, ошибок, повторов и прочих неотъемлемых двигателей эволюции.
Вот вам научное объяснение, почему змеи такие длинные. В следующий раз поговорим про бронированных жуков.
Подпишись!