Генно модифицирани змии разкриват тайните на перфектните шестоъгълни люспи

П ървите генно модифицирани/редактирани змии използват мистериозни „модели на Тюринг“, за да постигнат почти перфектни шестоъгълни люспи

За първи път учени създадоха генетично модифицирани змии. Променените влечуги предоставят нова информация за това как царевичните змии (Pantherophis guttatus) развиват своите прецизно оформени люспи.

Подобно на перата на птиците или космите на бозайниците, змийските люспи са резултат от плакоди - малки, удебелени структури върху кожата, които се развиват на ембрионално ниво.

1st gene-edited snakes use mysterious 'Turing patterns' to achieve near-perfect hexagonal scales https://t.co/yH6CldUARF

— Live Science (@LiveScience) June 19, 2023

Но за разлика от повечето други видове, включително мишки, където плакодите са произволни, тези на змията се развиват по много организиран начин, определяйки позиционирането на всяка отделна люспа. „По-скоро става дума за пространствената организация на тези плакодии, които следват модел в природата, обяснен първо от математика Алън Тюринг“, казват изследователите.

Учените от Женева искат да разберат точно как и защо тези „почти перфектни шестоъгълни шарки“ се развиват върху гръбните люспи, разположени на гърба и хълбоците на змиите, но не и върху вентралните люспи, които се образуват като един ред върху корема влечугите.

Изследователите открили, че вентралните люспи на ембриона се развиват първи и се подравняват с позицията на сомитите - блокове клетки, които определят местоположението на прешлените, ребрата, мускулите и дермата на кожата. След като вентралните люспи са оформени, се развиват на две отделни "вълни" от плакоди, настъпващи една към друга.

Вълните се срещат странично, създавайки подредените шестоъгълни шарки, които са отличителният белег на змийската кожа.

„За да потвърдим работата си, използвахме компютърни симулации и получихме подобни резултати“, каза водещият автор Атанасия Цика, докторант в Департамента по генетика и еволюция в Женевския университет, каза пред Live Science. „Това е изненадващо, защото начинът, по който това се случва е от съществено значение за правилното развитие на кожните придатъци при птици, влечуги и бозайници.“

Scientists solve the mystery of where feathers, fur and scales come from https://t.co/IQVdiboR77

— The Washington Post (@washingtonpost) June 25, 2016

Цика даде пример с гущери с мутирал EDA ген, които били изследвани в лабораторията на нейния университет, като пример за влечуго, което никога не развило люспи.

Това накара изследователите да създадат първите в света генетично модифицирани змии. Използвайки CRISPR-Cas9, който променя гени чрез разделяне на ДНК и оставяне на естествената ДНК да се възстанови сама, Цика и нейният екип успешно създадоха змии мутанти, които нямат дорзално-латерални (шестоъгълни) люспи, но все пак имат коремни люспи.

Учените модифицирали общо четири царевични змии. Всички те в момента са на по две години и „се чувстват добре“, каза Цика.

„Животните, които модифицирахме, са същите като естествено срещаните. Успяхме да възпроизведем същия фенотип“, каза Цика.

Тя каза, че планират да проведат нов кръг модификации с CRISPR върху змиите след две години, когато достигнат полова зрялост, „за да проследим дали мутацията ще се предаде на следващото поколение“.