Como a cobra perdeu suas pernas?

Anonim

As cobras são répteis carnívoros alongados da subordem Serpentes . Sua característica mais marcante é a falta de apêndices. Cobras são sem pernas, então elas se movem deslizando à frente, arrastando e puxando seus corpos pelo chão.

Agora, se uma cauda é uma característica essencial do corpo de um animal, devemos perguntar onde é que o corpo da cobra termina e sua cauda começa? Isso é cômico, mas um problema filosófico muito profundo, se você me perguntar. Mas não vamos nos aprofundar mais nisso.

Em vez disso, em uma nota muito mais séria, o que devemos focar é a questão de por que as cobras perderam as pernas em primeiro lugar?

(Crédito da foto: Pixabay)

A questão essencialmente pergunta, por que a natureza consideraria essa regressão melhor para a sobrevivência do que ter membros como outros répteis? A destreza tornaria a escavação muito mais fácil do que seria sem um par de membros anteriores.

Um documento inovador afirma que as cobras pré-históricas possuíam membros, embora muito finos. Eles gradualmente os perderam devido a certas restrições de energia. Mais tarde, aprenderemos como essas restrições impuseram essa regressão e interromperam o crescimento de membros na fase de fabricação em si - no nível dos genes.

Cobras com ossos do tornozelo

A pesquisa sugere que as cobras evoluíram de lagartos que ou escavaram em terra ou nadaram no oceano. No entanto, as pernas tornaram-se obsoletas em ambos os casos, à medida que o animal evoluiu ao longo do tempo. Parece que eles perderam seus membros porque a presença de membros impedia a locomoção aquática. Mas e quanto a escavar? Não forelimbs ajuda com pá?

Bem, zoólogos afirmam que as cobras raramente cavaram seus próprios buracos. Em vez disso, eles invadiram e se infiltraram em buracos cavados por animais menores, provavelmente uma presa em potencial. Nesse cenário, os membros superiores certamente os tornariam maiores que o buraco e impediam que eles acessassem seus alimentos.

A presença de membros teria sido responsável por um formidável desperdício de energia. Essas restrições obrigaram a regressão a não ter pernas. A regressão também ocorreu sem qualquer impacto na sobrevivência do organismo. O estudo destaca que a perda de membros pode ser creditada às cobras que as cultivam a uma taxa extremamente lenta ou cultivá-las apenas por um período muito curto de tempo.

Só se tivesse membros.

Para o estudo, Houssaye e seus colegas do Museu Nacional de História Natural de Paris examinaram rigorosamente uma serpente fóssil pré-histórica denominada Eupodophis descouensi. Acredita-se que as serpentes mais antigas datam de 94 a 112 milhões de anos. Esta cobra não estava entre as mais antigas, mas chegou perto, estimada em cerca de 90 milhões de anos.

Os cientistas usaram uma técnica de imagem altamente avançada, chamada Laminografia Computadorizada de Radiação Síncrotron (SRCL). O procedimento usa máquinas grandes que nos permitem ampliar e visualizar recursos microscópicos com detalhes excelentes. Mais importante, não causa danos a esses espécimes inestimáveis.

As máquinas expõem um espécime a intensa radiação de raios-X que penetra profundamente no fóssil através de cada fenda à medida que ele gira sobre um substrato. O procedimento gera milhares de imagens 2D de alta definição, que são compiladas para formar um sofisticado modelo 3D do fóssil.

(Crédito da foto: Pansci.asia)

O modelo tridimensional da cobra fossilizada ilustrou os quadris da serpente antiga e as pernas delgadas de 2 cm! Mostrou 2 membros posteriores pequenos, regredidos e uma ausência de membros dianteiros. A perna palpável estava dobrada no joelho e possuía 4 ossos do tornozelo, mas não tinha os pés ou os dedos dos pés. Essa morfologia lembra muito os membros de um lagarto terrestre moderno.

Uma outra cobra de idade semelhante, Najesh rionegrina, também tem duas pernas traseiras infinitesimais. A cobra exibia um sacro, uma característica óssea triangular que sustenta a pélvis.

Essas características podem ter sutilmente desaparecido à medida que o animal evoluiu.

O único ajuste genético que fez a cobra perder seus membros

Um estudo altamente elegante revelou que o genoma da cobra possui genes para a gênese e crescimento do membro, mas pequenas mutações no DNA localizadas perto de um gene essencial para a arquitetura e o crescimento do membro impediram que o gene se ativasse, mudando sua aparência para sempre.

(Crédito da foto: pxhere.com)

Isso ilustra um efeito de borboleta cintilante onde uma pequena variação se transmuta em diferenças consequenciais. O estudo destaca as vicissitudes espetaculares que uma única mutação genética pode induzir. Zoólogos afirmam que essa regressão pode ter entrado em ação há cerca de 150 milhões de anos.

As primeiras pistas sobre essas mudanças genéticas foram buscadas por Martin Cohn, um biólogo evolucionista de desenvolvimento da Universidade da Flórida, em 1999. Ele descobriu que certos genes em um embrião de cobra participavam de um padrão de atividade diferente dos outros répteis no mesmo estado. Ele percebeu que a introdução de um fator de crescimento poderia permitir que esses embriões começassem a desenvolver membros. No entanto, como a tecnologia de edição de genes estava apenas em seus estágios rudimentares, Cohn não tinha as ferramentas adequadas para dar uma olhada mais profunda.

Quatro anos depois, Hanken e seus colegas descobriram que a atividade em um gene chamado Sonic hedgehog (Shh) desempenhou um papel significativo na formação de membros e tamanho em lagartos, sugerindo que também poderia ser significativo para as cobras.

Com o avanço da tecnologia de edição de genes, os cientistas acompanharam a atividade embrionária das pitões para examinar por que suas pernas crescem, mas nunca acabam totalmente desenvolvidas. As descobertas encontraram 3 deleções no interruptor genético que controla a atividade do mesmo gene Sonic hedgehog (SHH) !

O gene é nomeado após o popular personagem de desenho animado Sonic the Hedgehog. (Crédito da foto: Flickr)

O switch é formalmente chamado de enhancer. O intensificador encena um berth onde todas as proteínas que controlam a atividade deste gene são entregues. As deleções dificultam o acoplamento das proteínas, proporcionando-lhes uma estreita janela de atividade genética durante o desenvolvimento do embrião da píton, crucial para qualquer crescimento de membros.

Alex Visel, um genomicista do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, em Berkeley, Califórnia, comparou sequências genéticas de cobras antigas, como pitões e jibóias, a cobras recém-evoluídas, como cobras e pitões. Ele descobriu que este último não possuía remanescentes de perna que estavam presentes no primeiro. Seus intensificadores estavam repletos de deleções e mutações regressivas.

Pesquisadores tentaram então testar a influência desse realçador nos membros do rato, prever seus efeitos no crescimento de seus membros. Em um experimento perspicaz, os pesquisadores utilizaram a técnica de edição de genes CRISPR-Cas9 para substituir o realçador de um roedor pelos potenciadores de outros animais e, em seguida, pelo intensificador de uma cobra.

Ao amadurecer com o enhancer de outras espécies, as pernas do rato cresceram convencionalmente. No entanto, quando substituído com o potenciador de uma cobra, o crescimento do membro foi restrito a pequenos nubs! Além disso, quando o pesquisador fez as adições necessárias ao DNA e colocou o potenciador alterado de volta nos camundongos, o crescimento da perna voltou ao seu crescimento normal!

Dessa forma, um ajuste microscópico que alterava os degraus do DNA da cobra restringia qualquer apêndice saliente a um botão imperceptível ou, no caso de novas iterações de espécies de serpentes, causava uma regressão ao fato de não haver nenhum apêndice.

(Crédito da foto: Pixabay)

No entanto, os cientistas ainda não sabem ao certo se essa mudança pode ser considerada a única e monumental mutação que introduziu a tendência de limblenessness nos lagartos e facilitou sua evolução em cobras. Eles acreditam que essa mutação pode não ser o único perpetrador, mas certamente é um ator importante nesse drama que se desdobra.

Por enquanto, o ancestral comum de todas as cobras ainda se esconde nas sombras, indescritível e relutante em ser identificado.