數(shù)百萬年前的古代病毒塑造了我們今天的身體

古代病毒周四的一項(xiàng)研究稱，數(shù)億年前受感染的脊椎動(dòng)物在我們先進(jìn)的大腦和大型身體的進(jìn)化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

該研究，發(fā)表在雜志上細(xì)胞，研究了髓鞘的起源，髓鞘是一種脂肪組織的絕緣層，在神經(jīng)周圍形成，允許電脈沖傳播得更快。

根據(jù)作者的說法，從逆轉(zhuǎn)錄病毒（侵入宿主DNA的病毒）中獲得的基因序列對于髓鞘的產(chǎn)生至關(guān)重要，現(xiàn)在在現(xiàn)代哺乳動(dòng)物，兩棲動(dòng)物和魚類中發(fā)現(xiàn)了該密碼。

“我發(fā)現(xiàn)最引人注目的是，我們所知道的現(xiàn)代脊椎動(dòng)物的所有多樣性，以及它們所達(dá)到的大小：大象，長頸鹿，蟒蛇，牛蛙，禿鷹不會(huì)發(fā)生，”Altos Labs-Cambridge Institute of Science的資深作者和神經(jīng)科學(xué)家Robin Franklin告訴法新社。

由富蘭克林實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算生物學(xué)家和遺傳學(xué)家Tanay Ghosh領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在基因組數(shù)據(jù)庫中搜索，試圖發(fā)現(xiàn)可能與產(chǎn)生髓鞘的細(xì)胞相關(guān)的遺傳學(xué)。

具體來說，他感興趣的是探索基因組中神秘的“非編碼區(qū)域”，這些區(qū)域沒有明顯的功能，曾經(jīng)被認(rèn)為是垃圾，但現(xiàn)在被認(rèn)為具有進(jìn)化的重要性。

Ghosh的搜索落在了一種源自內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的特定序列上，該病毒長期潛伏在我們的基因中，該團(tuán)隊(duì)將其稱為“RetroMyelin”。

為了驗(yàn)證他們的發(fā)現(xiàn)，研究人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們敲低了大鼠細(xì)胞中的髓鞘后序列，發(fā)現(xiàn)它們不再產(chǎn)生髓鞘形成所需的堿性蛋白質(zhì)。

反應(yīng)更快，身體更大

接下來，他們在其他物種的基因組中尋找類似髓鞘的序列，在有頜脊椎動(dòng)物（哺乳動(dòng)物，鳥類，魚類，爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物）中發(fā)現(xiàn)了類似的密碼，但在無頜脊椎動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物中沒有。

這使他們相信這個(gè)序列與顎魚大約同時(shí)出現(xiàn)在生命之樹中，顎骨最早進(jìn)化于大約3.6億年前的泥盆紀(jì)時(shí)期，稱為魚類時(shí)代。

“一直存在一種進(jìn)化壓力，使神經(jīng)纖維更快地傳導(dǎo)電脈沖，”富蘭克林說。“如果他們做得更快，那么你可以更快地采取行動(dòng)，”他補(bǔ)充道，這對試圖捕捉東西的捕食者和試圖逃跑的獵物都很有用。

髓鞘能夠在不擴(kuò)大神經(jīng)細(xì)胞直徑的情況下實(shí)現(xiàn)快速脈沖傳導(dǎo)，使它們更緊密地堆積在一起。

它還提供結(jié)構(gòu)支撐，這意味著神經(jīng)可以長得更長，從而允許更長的四肢。

在沒有髓鞘的情況下，無脊椎動(dòng)物已經(jīng)找到了其他方法可以更快地傳遞信號——例如，巨型烏賊已經(jīng)進(jìn)化出更寬的神經(jīng)細(xì)胞。

最后，研究小組想知道逆轉(zhuǎn)錄病毒感染是否發(fā)生在單個(gè)祖先物種上，或者是否發(fā)生過不止一次。

他們使用計(jì)算方法分析了22種有頜脊椎動(dòng)物物種的髓鞘后序列，發(fā)現(xiàn)這些序列在物種內(nèi)部比物種之間更相似，這表明存在多波感染。

更多發(fā)現(xiàn)等著你？

“人們傾向于認(rèn)為病毒是病原體或致病因子，”富蘭克林說。

但他說，現(xiàn)實(shí)情況要復(fù)雜得多：在歷史上的不同階段，逆轉(zhuǎn)錄病毒已經(jīng)進(jìn)入基因組并整合到物種的生殖細(xì)胞中，使它們能夠傳給后代。

Ghosh說，最著名的例子之一是胎盤 - 大多數(shù)哺乳動(dòng)物的決定性特征之一 - 我們從嵌入我們基因組的病原體中獲得 - 并且可能還有更多的發(fā)現(xiàn)等待發(fā)現(xiàn)。

斯坦福大學(xué)（Stanford University）的神經(jīng)科學(xué)家布拉德·祖切羅（Brad Zuchero）表示，該研究“填補(bǔ)了關(guān)于髓鞘在進(jìn)化過程中如何形成的主要難題”，稱這篇論文“令人興奮且富有洞察力”。

?法新社

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