Когда две группы ученых решили упорядочить геном змеи, оба полагали, что могли бы также выбрать одну из самых чрезвычайных разновидностей. Одна группа выбрала кобру короля, самую большую ядовитую змею в мире и одном из самых смертельных. Другой пошел для бирманского питона, разновидность, испытывающая недостаток в яде, но имеющая замечательные предпочтения в еде: Это душит свою добычу до смерти и может остаться в живых всего на трех – пяти еде в год.
Теперь, обе группы издали свой анализ геномов, и их результаты показывают молекулярное основание позади замечательных черт этих змей. Геном бирманского питона позволяет ему увеличивать скорость свой метаболизм к 40 раз его обычному уровню после того, как это ест, во время которого органы как почка, печень и пищеварительный тракт могут удвоиться в размере меньше чем через 3 дня.
В геноме кобры все семейства генов повторно ставились целью, чтобы помочь произвести сложное, очень токсичное соединение протеинов и пептидов, продолживших изменяться, поскольку добыча развила механизмы для уклонения от него. Обе работы, опубликованные онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук, показывают, что змеи развились очень быстро.Это только первые два генома змеи, когда-либо упорядоченные; ученые змеи изучили змей во всем мире, но опоздали для присоединений к революции в молекулярной биологии, говорит Николас Кэсьюелл, ученый змеи из Бангорского университета в Соединенном Королевстве и соавтора на бумаге кобры короля.
Бригада, упорядочившая геном питона, во главе с Тоддом Кэсто из университета Техаса, Арлингтона, увеличила масштаб изменений, происходящих у бирманского питона — который живет в Юго-Восточной Азии и недавно вторгся во Флориду Эверглейдс — после того, как это ест. Исследователи проверили деятельность генов в сердце, почке, тонкой кишке и печени перед едой и снова спустя 1 и 4 дня после еды. “Величина ответа экспрессии гена действительно повалила нас наземь”, говорит Кэсто. Половина генов питона изменила их деятельность значительно в течение 48 часов, отчетов бригады в ее статье.
С исследованием в руке, “люди собираются иметь тонну новых целей рассмотрения геномики” того, как змеи адаптируются физиологически, предсказывает Гарвардский университет эволюционный биолог Скотт Эдвардс.Бригада также сравнила эти 7 442 гена, найденные как единственные копии и у кобры и у питона с теми же генами у всех других позвоночных животных земли, упорядоченных до сих пор.
Итог: геномы Змеи изменились много — и они изменились очень быстро для удовлетворения требованиям их необычных образов жизни.Ученые, упорядочившие кобру короля — который происходит в Индии, Китае и Юго-Восточной Азии — сосредоточенный на ее яде, очень токсичном соединении 73 пептидов и протеинов.
Они измерили активность гена в железе яда и в так называемой добавочной железе, плохо понятой структуре, через которую проходит яд, прежде чем это оставит рот кобры.В газете исследователи сообщают, что эти два гланд имеют совсем другие образцы активности гена. Добавочная железа не производит токсинов, но делает много различных лектинов, группу протеинов, связывающих углеводы. В некоторых других змеиных ядах токсичные лектины являются частью соединения, но у кобры, лектины никогда не выпускаются в яд.
Роль добавочной железы может быть должна активизировать яд так или иначе, но “мы действительно не знаем”, что лектины делают точно, говорит Кэсьюелл.Сама железа яда полагается на 20 семейств генов для своих токсинов.
Ученые нашли, что гены для каждой семьи токсина также использовались в других частях тела в эволюционном прошлом змеи и даже сегодня. “Эти опасные протеины поглощены откуда-либо в органе и превращены в оружие и разносторонне развиты”, говорит Франк Бербринк, эволюционный биолог в Городском университете Нью-Йорка. Часто, ген был скопирован несколько раз, позволив каждой копии видоизмениться по-разному, приведя к еще более сложному соединению.Это дает змее преимущество в эволюционной гонке вооружений.
Добыча кобры развивается постоянно также, развивая способы сопротивляться быть остановленным или убитый токсинами. Для змей это генетическое соревнование может быть смертельным, потому что неэффективный яд может позволить потенциальной добыче включить змею и убить его.Бумага является «ошеломляющей обрабатываемой деталью, просто удивительной», говорит Джимми Макгуайр, эволюционный биолог в Калифорнийском университете, Беркли.
Вонк, Castoe и их коллеги подчеркивают, что они только что начали доить свои данные. И еще 10 геномов змеи или так, вероятно, выйдут в течение следующих нескольких лет, говорит Кэсьюелл.
Проверьте выпуск печати 6 декабря Науки для пакета новостей на змеях, включая больше на геномах, истории об усилиях разработать лекарства от яда и отчет о борьбе с агрессивной коричневой змеей дерева на Гуаме.