Zespół 14 węży na poziomie chromosomu w badaniu prowadzonym przez Chińską Akademię Nauk w Chinach stworzył genomowe odniesienie o wysokiej rozdzielczości do badania ewolucji węży. W artykule „Analizy genomu węża na dużą skalę zapewniają wgląd w rozwój kręgowców”, opublikowanym w Komórkazespół badawczy wyszczególnia szeroki wachlarz odkryć dokonanych już na podstawie ich danych sekwencjonowania.

Korzystając z możliwości długiego odczytu sekwencerów z PacBio i Oxford Nanopore Technology, naukowcy byli w stanie stworzyć dobry szkic całego genomu dla 14 węży z 12 różnych rodzin. Następnie zespół wykorzystał sekwencery platformy BGI i Illumina, które uzyskują krótsze długości odczytu przy wyższej jakości. Odczyty zostały następnie zebrane na poziomie chromosomu przy użyciu danych odczytu Hi-C.

Następnie naukowcy przeanalizowali zebrane dane wraz z wcześniej zsekwencjonowanymi genomami węży, jaszczurek, żółwia, krokodyla, ptaka i myszy. Obraz ewolucji węży został skonstruowany na podstawie różnych strat genów związanych z cechami, dodatków i konserwacji.

Szacowane czasy dywergencji oparte na analizie sugerują, że węże powstały we wczesnej kredzie około 118 milionów lat temu i przeszły szybką dywersyfikację po masowym wymieraniu 65 milionów lat temu.

Charakterystyczne cechy długiego ciała bez nóg były zgodne z delecjami genów specyficznymi dla węży obserwowanymi we wszystkich nowo zsekwencjonowanych genomach węży.

Wydłużone ciało węży wpływa również na kształt narządów wewnętrznych, takich jak płuca. Lewe płuco jest zwykle nieobecne, szczątkowe lub sprawne, ale mniejsze niż prawe. Gen kodujący dyneinę, który odgrywa istotną rolę w rozwoju symetrii lewa-prawa, był nieobecny u węży, a 13 genów związanych z rozwojem płuc miało insercje, które mogły zmieniać sposób regulowania rozwoju płuc.

Zmiany w układzie wzrokowym zaobserwowano w kilku utraconych genach kodujących związanych z fotoreceptorami. Ekspresja 15 genów związanych z komórkami fotoreceptorowymi była znacznie zwiększona w oczach węża. Autorzy sugerują, że wczesne węże przechodziły przedłużony okres kopania przy słabym świetle przed powrotem do dobrze oświetlonych siedlisk powierzchniowych. W tym scenariuszu struktura i funkcja oczu węża ponownie przystosowałyby się do światła powierzchniowego poprzez regulację w górę konserwatywnych genów.

Trzy linie węży — żmije, pytony i boa — wszystkie posiadają wyspecjalizowane, wrażliwe na temperaturę narządy wyczuwające podczerwień z nerwem trójdzielnym. Analiza ujawniła zbieżną zmianę przeznaczenia genów niekodujących wokół genów aktywnych z odpowiedzią komórkową na ciepło.

Obserwacje genów regulujących słuch sugerują, że utrata genów jest związana z brakiem zasięgu słuchu u węży i ​​pewną percepcją dźwięku. Jednocześnie ewolucja dodatkowych regulatorów genów może odnosić się do specjalizacji ucha wewnętrznego i słyszenia niskich częstotliwości. Ta zmiana słuchu jest również powszechnie obserwowana u zwierząt kopiących nory, co dodatkowo sugeruje wcześniejsze pochodzenie podziemne.

Oprócz wglądu w ewolucję i dywersyfikację węży, wysokiej jakości zbiór danych został upubliczniony i niewątpliwie będzie genomicznym źródłem odniesienia dla przyszłych badań nad biologią gadów.