Редактирование генома змеи для остановки образования спинных чешуй

Генетики и эволюционные биологи из Женевского университета совместно с коллегой из Цюрихского университета выяснили, что гексагональные узоры на спине и боках некоторых змей не являются самоорганизующимися. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, группа впервые создала генетически модифицированную змею с помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9.

Многие змеи известны гексагональными узорами на спине и боках. Предыдущие исследования показали, что эти узоры существуют в чешуе внешней кожи и формируются из плакод — крошечных структур на коже. У большинства видов животных расположение плакод в коже случайно. У змей — нет. Вместо этого они развиваются организованно. Организация настолько точна, что Алан Тьюринг смог описать её с помощью математических формул. В новой работе команда хотела понять, как такие чёткие гексагональные узоры формируются у змей.

Команда выбрала маисового полоза, разновидность крысиной змеи. У этих змей есть нужные гексагональные узоры, и с ними легко работать — они обычно не боятся людей, неядовиты и редко кусаются. Гексагональные узоры встречаются только на верхней части и боках змеи — кожа на брюхе имеет чешую, но без узоров.

Используя различные методы, команда изучила развитие чешуи на спине и брюхе змеи. Они обнаружили, что чешуя на брюхе формируется первой и выравнивается с клетками, которые определяют, где будут рёбра, мышцы, позвонки и даже кожа. Затем происходят две независимые волны развития чешуи, движущиеся навстречу друг другу — в конечном итоге они встречаются по бокам, что приводит к созданию шестиугольных узоров на верхней части и боках змеи.

Затем команда генетически модифицировала четырёх змей, чтобы отключить ген EDA и остановить рост чешуи на их спинах и боках. Последующее развитие змей доказало, что спинная и боковая чешуя не являются самоорганизующимися и что они формируются без участия сигнального пути гена EDA.