在動物王國中，人們總是將目光投向那些長相怪異的動物。看慣了毛茸茸，四條腿的哺乳動物后，人們總是不禁發(fā)問：蜘蛛怎么就那么多腿？蛇的身子怎么那么長呢？

 蛇擁有至少25對肋骨

這些問題的答案恐怕還得從進化和基因的角度去尋找。更進一步，我們需要研究動物是如何從幼小的胚胎一步步發(fā)育成長大后的樣子（演化發(fā)育生物學(xué)，evo-devo）。如果我們想知道蛇為什么那么長，首先要觀察一下蛇的胚胎。

 

近日，葡萄牙的一組科研團隊就做了相關(guān)的研究。他們發(fā)現(xiàn)，有一些基因?qū)ι唛L長的身體形狀起到了關(guān)鍵性的作用！而科學(xué)家們驗證這一發(fā)現(xiàn)的做法就是，將一樣的基因植入小鼠【心疼小鼠一分鐘】體內(nèi)，看看能不能得到一只“加長版”的小鼠……

 

蛇和老鼠都是脊椎動物（都屬于脊椎動物亞門，只不過蛇是爬行綱，鼠是哺乳綱），脊椎動物通常有兩種途徑能進化出長長的身體，一種是通過增加脊椎骨的長度（比如長頸鹿！~），另一種則是增加脊椎骨的個數(shù)（比如鵝）。這種變化可以發(fā)生在脖子、軀干或者尾巴等多個部位。對于蛇而言，它的身體長主要是因為軀干部分長，擁有超級多的肋骨（老鼠一般僅有13對肋骨）。

在此之前，研究人員就已經(jīng)知道，如果小鼠體內(nèi)的一種名為Gdf11的基因突變了，那這只小鼠就會變“長”，不僅軀干部分加長，尾巴上一些另類的細胞也增多了。這些另類的細胞是多種基因表達的結(jié)果，其中就包括那些決定胚胎中軀干與尾巴分界點的基因。這一結(jié)果說明基因突變的小鼠在發(fā)育的過程中漸漸茫然了，完全不清楚軀干的脊椎骨長到哪里才算完。

 

那么，是Gdf11基因直接控制小鼠最終長出多少根肋骨么？并不是。

 

在蛇和小鼠的體內(nèi)都有一種名為Oct4的基因，能使胚胎中的干細胞持續(xù)分化成其他類型的細胞。而剛剛提到的Gdf11基因會阻礙Oct4基因發(fā)揮作用。因此，在Gdf11基因突變的小鼠體內(nèi)，Gdf11無法及時關(guān)閉Oct4，導(dǎo)致小鼠脊椎與肋骨瘋長。

 

確實，單獨的基因往往能力有限，只是龐大復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)中小小的一部分，需要和其他基因一起作用控制細胞。一種基因突變（比如Gdf11），之所以能對生命體（小鼠）產(chǎn)生那么大的影響，也是因為這個基因（Gdf11）同時還負責(zé)開啟或關(guān)閉其他的基因（Oct4）。

 

這樣一來，科學(xué)家們就明白了，是Oct4基因開啟和關(guān)閉的模式?jīng)Q定了生命體能長多長，或者說長多少節(jié)肋骨。雖然Gdf11基因在蛇的體內(nèi)似乎也表現(xiàn)正常，但周圍的非編碼DNA（以前被認為是垃圾DNA，因為不能編碼蛋白質(zhì)）與小鼠體內(nèi)的有所不同。研究人員將蛇的非編碼DNA植入正常小鼠胚胎內(nèi)，并使其位于Oct4基因周圍。結(jié)果不出所料，這些小鼠胚胎生長出大量的額外脊髓。

 

真相似乎大白，蛇看起來和其他脊椎動物有很大差異，幾乎沒有脖子、軀干和尾巴的分別，是因為它體內(nèi)有一些非編碼DNA能使Oct4基因長時間開啟，從而發(fā)育出那么多對肋骨。

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