뱀은 어떻게 다리를 잃었습니까?

뱀과 도마뱀은 모두 Squamata 주문의 카드를 운반하는 구성원입니다. 그러나 도마뱀은 완전히 형성된 다리로 펄쩍펄쩍 뛰고 돌진하는 반면, 뱀은 다리가 없는 미끄러짐을 선택합니다. 이 동물들이 왜 그리고 어떻게 그렇게 다른 진화 경로를 택했는지는 과학적 논쟁의 문제입니다. 그러나 한 가지 확실한 점은 일부 뱀은 여전히 ​​다리와 발을 발달시킬 수 있는 유전 암호를 가지고 있다는 것입니다.

그렇다면 이 뱀들은 왜 사지를 돋아나고 덤불 사이로 펄쩍 뛰기 시작하지 않습니까? 1억 년 이상 전에 발생한 여러 유전적 돌연변이 덕분에 이 과정의 이면에 있는 유전자 조작은 본질적으로 "꺼짐" 위치로 전환됩니다.

이러한 돌연변이는 사지의 발달을 담당하는 특정 유전자인 소닉 고슴도치 유전자(SHH)에 영향을 미쳤습니다. 그리고 물어보기 전에 예, 실제로는 뾰족한 모양 때문에 소위 말하는 유전자의 공식 이름입니다. 소닉 고슴도치 유전자는 팔다리에 필수적일 뿐만 아니라 성장하는 동물 내 장기 및 위치에 대한 지침도 제공합니다. 도마뱀에서는 SHH가 활성화되어 다리와 발이 생깁니다. 뱀에서는 비활성화됩니다.

2016년 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표된 연구에 따르면 파충류 게놈의 변화가 궁극적으로 생물체의 표현형 또는 특정 유전자의 발현으로 인한 신체적 특성의 명백한 변형을 초래하는 방법을 보여주었습니다. 요컨대, 유전적 돌연변이로 인해 일부 도마뱀은 부속기관을 없애고 뱀이 되면서 DNA에 다리가 긴 유전자의 메아리가 그대로 남아 있게 되었습니다.

유전자 서열의 변화를 정확히 찾아내기 위해 연구자들은 뱀의 게놈을 완전한 팔다리가 있는 다른 파충류 및 척추동물의 게놈과 비교했습니다. 그들은 특히 테구 도마뱀의 게놈에 의존했으며, 과학에서는 게놈이 완전히 배열되어 있습니다.

도마뱀은 생물이 발달하는 동안 특정 유전자를 켜고 끌 수 있는 DNA 조절 시퀀서(인핸서라고 함)를 가지고 있었습니다. SHH는 팔다리가 완전히 발달하기 위해 이러한 인핸서를 필요로 합니다. 이는 도마뱀이 4개의 다리를 가진 방법입니다. 그러나 뱀의 경우 이 인핸서는 진화 과정에서 DNA 서열에서 제거되었으며 현재는 원시 뱀에서도 완전히 제거되지는 않았지만 사실상 제거되었습니다.

일부 뱀의 경우 발 발달을 안내하는 HOXD라고 하는 또 다른 유전자와 함께 인핸서의 흔적이 여전히 남아 있습니다. 일부 비단뱀 배아는 부분적인 다리 뼈와 발판을 발달시키기도 하지만, 이러한 특징은 임신 중인 생물이 태어나기 훨씬 전에 분해됩니다.

그러나 모든 뱀이 작은 Nike 신발을 신고 전력 질주할 준비가 된 것은 아니라는 흔적이 남아 있습니다. 이 뱀의 밑면을 자세히 들여다보면 배에 작은 돌기가 있고 다리의 흔적이 남아 있는 것을 볼 수 있습니다.

그게 다 무슨 뜻이야? 몇 가지 유전적 돌연변이만 있으면 일부 유형의 원시 뱀이 사지를 발달시킬 수 있습니다. 그들은 본질적으로 자신의 DNA에 이미 숨겨져 있는 기능을 활성화하고 올바른 변수가 개발을 촉발하기를 기다리고 있을 것입니다.

뱀은 당신을 잡기 위해 발이 필요하지 않습니다. 블랙 맘바는 세계에서 가장 치명적인 뱀 중 하나이며 대부분의 사람들이 달릴 수 있는 것보다 빠른 약 12mph(19kph)로 미끄러질 수 있습니다. 그 속도와 믿을 수 없을 정도로 유독한 독으로 인해 세계에서 가장 두려운 동물 중 하나가 되었습니다.