Små DNA-ændringer tog benene fra slangen

Forskere har fundet det lille stykke DNA, der har gjort slanger benløse.

Slanger mistede deres ben for mere end 100 millioner år siden. Nu har forskere fundet den genetiske forklaring. (© Irina K. - Fotolia)

Nutidens pytonslanger og boaer har små knogler, som er rester fra dengang, slanger havde ben. For det havde de.

Men for omkring 150 millioner år siden begyndte en udvikling, der resulterede i, at slangens ben forsvandt.

Nu har to hold forskere uafhængigt af hinanden fundet frem til det lille stykke DNA, som gør slangen til det benløse væsen, vi kender i dag.

Lille stykke DNA camouflerer slangens ben-gen

I 2003 opdagede forskere fra Havard University, at et bestemt gen var afgørende for størrelsen af ben i firben. Genet blev opkaldt efter computerfiguren Sonic the Hedgehog, der på dansk hedder pindsvinet Sonic.

Nu har en gruppe forskere fra University of Florida og en anden gruppe fra Lawrence Berkeley National Laboratory i Californien opdaget et lille stykke DNA, som ligger umiddelbart før Hedgehog-genet i slangers DNA.

Dette lille stykke DNA fungerer som en kontakt, der kan tænde og slukke for Hedgehog-genet ved enten at forhindre eller tillade cellens maskineri at aflæse og dermed oversætte genet til udviklingen af ben.

Og de fandt yderligere, at denne lille kontakt var voldsomt forandret i slanger, blandt andet var flere mindre sekvenser helt forsvundet fra DNA’et.

Disse forandringer gør det vanskeligt at tænde kontakten, og derfor bliver slangernes Hedgehog-gen aldrig oversat til ben.

Slangens DNA giver benløse laboratorie-mus

Forskerne fra Californien brugte den genetiske klippe-klistre-metode, CRISPR-Cas9, til at klippe det lille stykke DNA ud af slange-DNA'et. Derefter klistrede de det ind i DNA fra mus, som en erstatning for musens egen 'kontakt'.

Og det viste sig, at de genmanipulerede mus nu ikke længere udviklede ben, men i stedet kun nogle små rester.

Derefter brugte forskerne CRISPR-metoden til at erstatte samme sekvens i muse-DNA'et med DNA fra både menneske og fisk.

I begge tilfælde udviklede de genmanipulerede mus sig helt normalt, og forskerne kunne dermed konkludere, at slangens forandrede DNA-sekvens er årsagen til den manglende udvikling af ben i slanger.

Pyton-fostre begynder at udvikle ben

Den anden gruppe forskere fra University of Florida fandt frem til det samme resultat ved at studere aktiviteten omkring forskellige gener under pytonfostres udvikling.

Dermed kunne de se, hvorfor pytoner begynder at udvikle ben, som aldrig bliver færdige.

Holdet opdagede, at de små slettede områder i den lille DNA-kontakt umiddelbart før Hedgehog-genet, gør at denne kontakt kun er tændt i meget kort tid af gangen under slangens udvikling.

Dermed når pytonslangerne aldrig at udvikle egentlige ben, men blot nogle små benknogler.

I andre slanger, som ikke har de samme benknogler som pytoner og boaer, har den samme DNA-kontakt endnu flere små slettede dele, og derfor starter udviklingen af ben i disse slanger formentlig aldrig.

Forskere kan reparere DNA’et

Forskerne fra Californien forsøgte at fikse den forandrede DNA-kontakt. Igen brugte de CRISPR-Cas9-metoden og satte derved de slettede dele tilbage i slange-DNA'et.

Det reparerede DNA satte de derefter ind i muse-DNA, og nu udviklede mus igen helt normale ben.

Om slanger kan få benene igen med samme metode, rapporterer forskerne dog ikke, men udviklingsmæssigt ville det nok heller ikke være en fordel for de benløse dyr.

Fossiler afslører nemlig slanger med ben, som har levet samtidig med de benløse slanger, men disse er nu uddøde. Udover tabet af ben har slanger også udviklet en længere rygrad og flere ribben.

De to genetiske studier er publiceret i de videnskabelige tidsskrifter Cell og Current Biology.