用神秘的“图灵图案”的第一个基因编辑的蛇来取得近乎完美的六边形鳞片

By Jennifer Nalewicki

2023/6/20

Snakes

科学家用CRISPR编辑来制造世界上第一条转基因蛇，赋予这种爬行动物如何发展它们的图案鳞片新洞察。

介绍世界上第一条转基因的蛇。 (Image credit: University of Geneva)

从来第一次，科学家已经创造了转基因蛇。CRISPR编辑的爬行动物正在为玉米蛇（Pantherophis guttatus）怎样发展它们的精确图案的鳞片提供新的见解。

按照周三（6月14日）发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，就像在鸟类上的羽毛或哺乳动物上的毛发一样，蛇鳞是基板的结果------基板是在皮肤上在胚胎水平上发育的小、厚的结构。 

但与包括小鼠在内的大多数其它物种不同，在那里基板是随机的，一条蛇的基板以一种高度组织的方式发展，布置出每个单一鳞片的位置。研究人员补充说，相反这些基板的空间组织化遵循由数学家艾伦·图灵（Alan Turing）首先解释的一种自然中的模式。

来自日内瓦的科学家想要知道到底和为什么这些“近乎完美的六边形图案”怎样以及为什么在位于蛇背和侧面的背鳞上发展了，而不是在这种动物的肚子底下形成一个单行的腹侧鳞片上。

研究人员发现了一个胚胎的腹鳞首先发育并与体细胞的位置对齐 ------体细胞是决定椎骨、肋骨、肌肉和皮肤真皮的位置的细胞块。一旦腹鳞被建成，两个分开的基板“波”发展，朝向彼此旅行。

按照一份声明，这些波横向相遇，创造整洁的是蛇皮的标志的六边形图案。主要作者日内瓦大学基因学与进化系博士后研究员阿萨那西亚特支卡告诉生活科学杂志（Live Science ），“为证实我们的工作，我们用计算机仿真并收到了类似的结果，这正在令人惊讶，因为这个通道对鸟类、爬行动物和哺乳动物中的皮肤附属物的合适的发育是至关重要的”。

特支卡指出以前被在她大学的实验室研究的有一个突变的EDA基因的蜥蜴，为一个从未长出鳞片的爬行动物的例子。

这导致了研究人员来创造世界上第一批转基因蛇。用CRISPR-Cas9，这通过切断DNA并让自然的DNA自我修复来编辑基因，特支卡和她的团队成功地创造了缺乏背侧（六角形）鳞片但仍有腹侧鳞片的“突变”蛇。

她说，这证明了这些鳞片不是“自组织化的，没有一个功能性的规范EDA通道”。

特支卡说，科学家们总共创造了四条玉米蛇，它们目前都是两岁并且“正做得很好”。

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特支卡说，“我们生产的动物刚好与自然的发生的蛇是相同的，我们能够来繁殖相同表型”。

她说，他们计划在两年内来进行另一轮CRISPR编辑的转基因蛇，一旦它们达到性成熟，“来看这种突变是否将传给下一代”。

https://www.livescience.com/animals/snakes/1st-gene-edited-snakes-use-mysterious-turing-patterns-to-achieve-near-perfect-hexagonal-scales