Ein Team aus Genetikern und Evolutionsspezialisten der Universität Genf berichtete in Zusammenarbeit mit einem Kollegen der Universität Zürich, dass die sechseckigen Muster auf dem Rücken und den Seiten einiger Schlangen nicht selbstorganisierend sind. In ihrer Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte, Die Gruppe nutzte das Genbearbeitungstool CRISPR-Cas9, um die erste gentechnisch veränderte Schlange zu erschaffen.
Viele Schlangen sind für sechseckige Muster auf dem Rücken und an den Seiten bekannt. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Muster in den Schuppen auf der Außenhaut existieren und dass die Muster aus Plakoden entstehen, das sind winzige Strukturen auf der Haut. Bei den meisten Tierarten erfolgt die Plakodenplatzierung in der Haut zufällig. Für Schlangen ist dies nicht der Fall. Stattdessen entwickeln sie sich organisiert. Sie sind so organisiert, dass Alan Turing sie mithilfe mathematischer Formeln beschreiben konnte. In diesem neuen Versuch wollte das Forschungsteam wissen, wie sich solche gut organisierten sechseckigen Muster auf Schlangen bilden.
Das Team wählte zunächst die Kornnatter aus, eine Art Rattennatter. Solche Schlangen haben die gewünschten sechseckigen Muster und sind leicht zu handhaben – sie haben im Allgemeinen keine Angst vor Menschen, sind ungiftig und beißen selten. Die sechseckigen Muster kommen nur auf der Oberseite und an den Seiten der Schlange vor – die Haut am Bauch weist Schuppen, aber keine Muster auf.
Das Team verwendete verschiedene Techniken, um die Entwicklung der Schuppen oben und unten auf der Schlange zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass sich zuerst die Schuppen unter dem Bauch bildeten und sich an Zellen ausrichteten, die bestimmen, wo sich Rippen, Muskeln, Wirbel und sogar Haut bilden würden. Als nächstes kam es zu zwei unabhängigen Wellen der Schuppenentwicklung, die sich aufeinander zubewegten – sie trafen schließlich seitlich aufeinander, was zur Entstehung der Hexenmuster auf der Oberseite und den Seiten der Schlange führte.
Das Team hat dann vier Musterschlangen gentechnisch verändert, um das EDA-Gen zu deaktivieren und ohne Schuppen auf dem Rücken und an den Seiten zu wachsen. Die daraus resultierende Entwicklung der Schlangen bewies, dass Rücken- und Seitenschuppen nicht selbstorganisierend sind und ohne einen EDA-Genweg auftreten.
Mehr Informationen:
Athanasia C. Tzika et al. Somitische Positionsinformationen leiten die selbstorganisierte Musterung von Schlangenschuppen. Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf8834
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