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    蛇为什么那~么~长~呢?

    2016-08-12  |  科学世界  |  微信号:newtonkxsj

    在动物王国中,人们总是将目光投向那些长相怪异的动物。看惯了毛茸茸,四条腿的哺乳动物后,人们总是不禁发问:蜘蛛怎么就那么多腿?蛇的身子怎么那么长呢?

     

    蛇为什么那~么~长~呢?
     蛇拥有至少25对肋骨

     

    这些问题的答案恐怕还得从进化和基因的角度去寻找。更进一步,我们需要研究动物是如何从幼小的胚胎一步步发育成长大后的样子(演化发育生物学,evo-devo)。如果我们想知道蛇为什么那么长,首先要观察一下蛇的胚胎。

     

    近日,葡萄牙的一组科研团队就做了相关的研究。他们发现,有一些基因对蛇长长的身体形状起到了关键性的作用!而科学家们验证这一发现的做法就是,将一样的基因植入小鼠【心疼小鼠一分钟】体内,看看能不能得到一只“加长版”的小鼠……

     

      ◆    

     

    蛇和老鼠都是脊椎动物(都属于脊椎动物亚门,只不过蛇是爬行纲,鼠是哺乳纲),脊椎动物通常有两种途径能进化出长长的身体,一种是通过增加脊椎骨的长度(比如长颈鹿!~),另一种则是增加脊椎骨的个数(比如鹅)。这种变化可以发生在脖子、躯干或者尾巴等多个部位。对于蛇而言,它的身体长主要是因为躯干部分长,拥有超级多的肋骨(老鼠一般仅有13对肋骨)。

     

    蛇为什么那~么~长~呢?

     老鼠一般仅有13对肋骨

     

    在此之前,研究人员就已经知道,如果小鼠体内的一种名为Gdf11的基因突变了,那这只小鼠就会变“长”,不仅躯干部分加长,尾巴上一些另类的细胞也增多了。这些另类的细胞是多种基因表达的结果,其中就包括那些决定胚胎中躯干与尾巴分界点的基因。这一结果说明基因突变的小鼠在发育的过程中渐渐茫然了,完全不清楚躯干的脊椎骨长到哪里才算完。

     

    那么,是Gdf11基因直接控制小鼠最终长出多少根肋骨么?并不是。

     

     

      ◆    

     

    在蛇和小鼠的体内都有一种名为Oct4的基因,能使胚胎中的干细胞持续分化成其他类型的细胞。而刚刚提到的Gdf11基因会阻碍Oct4基因发挥作用。因此,在Gdf11基因突变的小鼠体内,Gdf11无法及时关闭Oct4,导致小鼠脊椎与肋骨疯长。

     

    确实,单独的基因往往能力有限,只是庞大复杂的基因网络中小小的一部分,需要和其他基因一起作用控制细胞。一种基因突变(比如Gdf11),之所以能对生命体(小鼠)产生那么大的影响,也是因为这个基因(Gdf11)同时还负责开启或关闭其他的基因(Oct4)。

     

    蛇为什么那~么~长~呢?

     其实本质没多大区别,

    基因决定你是脖子长,躯干长,还是尾巴长

     

    这样一来,科学家们就明白了,是Oct4基因开启和关闭的模式决定了生命体能长多长,或者说长多少节肋骨。虽然Gdf11基因在蛇的体内似乎也表现正常,但周围的非编码DNA(以前被认为是垃圾DNA,因为不能编码蛋白质)与小鼠体内的有所不同。研究人员将蛇的非编码DNA植入正常小鼠胚胎内,并使其位于Oct4基因周围。结果不出所料,这些小鼠胚胎生长出大量的额外脊髓。

     

    真相似乎大白,蛇看起来和其他脊椎动物有很大差异,几乎没有脖子、躯干和尾巴的分别,是因为它体内有一些非编码DNA能使Oct4基因长时间开启,从而发育出那么多对肋骨。

     

    文章来源/IFLScience

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