摘要: 蛇没有脚，但新研究发现蛇的基因组中潜伏着对它长脚至关重要的DNA。那么，为何蛇要四处携带这样的遗传包袱呢？当然是为了长出阴茎。 一项发表在10月1日《发育细胞》杂志中的新研究显示，控制哺乳动物胚胎发育过程中长出四肢的相同基因片段对于哺乳动物和爬行动物(包括没...
蛇没有脚，但新研究发现蛇的基因组中潜伏着对它长脚至关重要的DNA。那么，为何蛇要四处携带这样的遗传包袱呢？当然是为了长出阴茎。
一项发表在10月1日《发育细胞》杂志中的新研究显示，控制哺乳动物胚胎发育过程中长出四肢的相同基因片段对于哺乳动物和爬行动物(包括没有腿的蛇)阴茎的发育至关重要。(胚胎阴茎结构最终会变成雄性的阴茎和雌性的阴蒂。)
美国乔治亚大学遗传研究员Doug Menke是研究的主要作者，他说：“我们将这些视为四肢增强剂，但基本上，这些遗传因素也参与身体其它组织的发育并促进基因表达。”
缺失的腿
Menke和他的团队对名为顺式元件的DNA成分很感兴趣。这些遗传信息片段不同于DNA编码，并不会提供合成蛋白质的配方。相反，它们是非编码片段。它们的工作是控制蛋白质编码基因的表达和沉默。
安乐蜥蜴的胚胎
Menke说胚胎在子宫内发育四肢时，上百种这样的片段会参与到这一过程中。研究人员们想要更好地理解四肢增强剂对不同形状和大小的四肢演变所作的贡献。
Menke说：“最极端的例子要数完全没有四肢的动物。”(有些蛇拥有很小的、早已退化的四肢，它们是八千多万年前拥有四肢的蛇的遗留物。)
研究人员们最先研究了三种蛇(巨蚺、缅甸蟒和扁颈眼镜蛇)和一种有腿的爬行动物安乐蜥蜴的基因组。他们找到了惊喜。
Menke说：“我们在蛇和蜥蜴体内检测到的增强剂数目很相似。总的说来，如果我们能找到一种同时存在于哺乳动物和蜥蜴体内的四肢增强剂，那么我们也能在蛇体内找到相同的增强剂。”
四肢VS铅笔
这一发现很奇怪，因为DNA是一种要么使用要么丢失的工具。蛇失去它们的腿距今已有八千多万年，增强四肢的DNA应该早就变成了随机突变的烂摊子才对。但事实是，这些序列完整，表明它们也许还具备一种重要的功能。
研究人员已经了解到许多哺乳动物的四肢增强剂在哺乳动物的胚胎发育外生殖器的阶段会格外活跃。在新的研究中，Menke的团队利用老鼠进行研究后发现，一半充当四肢增强剂的基因片段在阴茎发育阶段也很活跃。最后，四肢和阴茎是主干生长的结果，因此它们共享基因来完成各自的生长具备重要意义。
当研究安乐蜥蜴时，研究人员们发现四肢增强剂也影响了后肢和外生殖器。接着，他们取出蛇的增强片段，将其拼接到发育的老师胚胎DNA中。他们发现蛇的DNA片段不再能打开老鼠后腿的基因，但它们能激活老鼠的生殖道基因。Menke表示，换句话说，蛇的增强片段专为阴茎存在。
玉米蛇的胚胎
阴茎的演变
这些发现扩大了科学家们对外生殖器演变的知识面。Menke说他们假设古老的、没有四肢的动物在体外受精时利用它们长腿的基因来发育阴茎。(阴茎最先出现在3.1亿年前的演化中。)这些发现符合原先的看法。
该研究对人类也有影响。有些家族遗传病会导致婴儿出生时四肢和生殖器有缺陷。罕见的手足生殖器综合征就是这样的例子，患者的大拇指和大脚趾缩短，手腕和脚踝畸形，尿道缺陷，有时患者子宫也会有缺陷。这种综合征是蛋白质编码基因突变的结果。新研究表明非编码的四肢增强剂缺陷可能也会带来一些问题。
Menke表示下一个问题在于，是什么让这些增强剂变成四肢或者外生殖器的特定增强剂。是与这些DNA片段有关的蛋白质差异？还是DNA片段导致的四肢和外生殖器差异？
Menke说：“有些回路非常困难。阴茎的形态和功能与你的腿有很大差别。”
