Come i serpenti hanno perso le zampe e altre trasformazioni sorprendenti

Tra i vertebrati, i serpenti sono davvero strani: i loro corpi sono in genere troppo sottili per avere più di un polmone, annusano con la lingua e non hanno zampe. Il nuovo studio Lo studio “Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”, pubblicato su Cell da un team di ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze e della Clemson University, ha  assemblato e analizzato 14 de novo genomi di 12 famiglie di serpenti. L’autore senior dello studio, Jia-Tang Li, un erpetologo dell’Istituto di biologia di Chengdu dell’Accademia cinese delle scienze, e i suoi colleghi hanno anche esaminato i genomi di 11 specie di serpenti che erano stati precedentemente sequenziati. e i ricercatori spiegano che «Abbiamo anche studiato le basi genetiche delle caratteristiche morfologiche dei serpenti mediante esperimenti funzionali. Abbiamo identificato geni, elementi regolatori e variazioni strutturali che hanno potenzialmente contribuito all’evoluzione della perdita degli arti, a un piano corporeo allungato, polmoni asimmetrici, sistemi sensoriali e ad adattamenti digestivi nei serpenti. Abbiamo identificato alcuni dei geni e degli elementi regolatori che potrebbero aver modellato l’evoluzione della vista, il sistema scheletrico e la dieta nei serpenti ciechi e la termoricezione nei serpenti sensibili agli infrarossi. Il nostro studio fornisce approfondimenti sull’evoluzione e lo sviluppo di serpenti e vertebrati».

Come spiega Nature in una sintetica recensione dello studio, «Ai serpenti manca il DNA di tre parti di un gene che aiuta a controllare lo sviluppo degli arti, che è probabilmente la causa della loro mancanza di gambe. I topi con una mutazione equivalente hanno ossa delle dita dei piedi molto più corte (…) Ai serpenti mancano anche due geni che di solito guidano lo sviluppo simmetrico di un embrione, ed è così che finiscono per avere un solo polmone per adattarsi ai loro corpi allungati».

Todd Castoe, un biologo evoluzionista dell’università del Texas – Arlington, che non è stato coinvolto nel nuovo studio, ha detto a Science che «Questa ricerca avrà senza dubbio un impatto trasformativo sulla biologia dei serpenti e dei vertebrati. Li ha prodotto uno studio impressionante con nuove risorse strabilianti».

Questa “downregulation” sembra vera anche per i geni associati alla capacità di sentire le alte frequenze, ma quel cambiamento genetico potrebbe aver portato alla riconfigurazione delle ossa dell’orecchio dei rettili, che li rendono molto sensibili alle vibrazioni. Li e il suo team spiegano ancora: «Per fare in modo che tutti gli organi si adattassero, ai serpenti mancano anche due geni, DNAH11 e FOXJ1 , che in genere guidano lo sviluppo di un embrione per assicurarsi che il suo corpo sia simmetrico, ad esempio con due polmoni. Senza questi geni, il polmone sinistro del serpente è molto ridotto o non si forma affatto». Li sottolinea in un’intervista a Science  che «Lo studio  è un passo avanti non solo per identificare i geni chiave nello sviluppo del serpente, ma anche per individuare come lo sviluppo modella altri vertebrati, inclusi gli umani, e quindi identificare quel che potrebbe andare storto e causare malattie o malformazioni».

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