Cell｜新研究发现古老病毒让人类拥有更大的大脑和身体
转自：生物谷
在一项新的研究中，来自英国剑桥大学、阿尔托斯实验室-剑桥科学研究所和爱丁堡大学等研究机构的研究人员发现数亿年前感染脊椎动物的古老病毒在人类高级大脑和庞大身体的进化过程中发挥了关键作用。相关研究结果发表在2024年2月15日的Cell期刊上，论文标题为“Aretrovirallinktovertebratemyelinationthroughretrotransposon-RNA-mediatedcontrolofmyelingeneexpression”。
这些作者考察了髓鞘（myelin）的起源，其中髓鞘是一种脂肪组织绝缘层，形成于神经周围，能让电脉冲传播得更快。根据他们的说法，从逆转录病毒侵入宿主DNA获得的一种基因序列对于髓鞘的生成至关重要，而且这一序列如今已经在现代哺乳动物、两栖动物和鱼类中发现。
论文共同通讯作者、阿尔托斯实验室-剑桥科学研究所神经科学家RobinFranklin指出，“我发现最值得注意的是，[如果这一序列不存在的话，]我们所知道的所有现代脊椎动物——大象、长颈鹿、水蟒、牛蛙和秃鹫的多样性以及它们的体型，都不会发生。”
Franklin实验室计算生物学者和遗传学者TanayGhosh及其团队查阅了基因组数据库，试图发现可能与产生髓鞘的细胞有关的基因。具体来说，他有兴趣探索基因组中神秘的“非编码区”，这些区域没有明显的功能，曾被视为垃圾，但如今被认为具有进化上的重要性。
Ghosh的研究发现了一种特殊的序列，它来自长期潜伏在我们基因中的内源性逆转录病毒，他们将它命名为“RetroMyelin”。为了验证他们的发现，他们在实验中敲除了大鼠细胞中的RetroMyelin序列，发现它们不再产生髓鞘形成所需的基本蛋白。
反应更快，身体更大
接下来，他们在其他物种的基因组中寻找类似RetroMyelin的序列，在有颚脊椎动物——哺乳动物、鸟类、鱼类、爬行动物和两栖动物中发现了类似的序列，但在无颚脊椎动物或无脊椎动物中却没有发现。
这使他们相信，生命树中出现的这一序列与颌骨出现的时间大致相同，颌骨是在大约3.6亿年前的泥盆纪首次进化的，泥盆纪被称为“鱼类时代（AgeofFishes）”。
Franklin说，“使神经纤维更快地传导电脉冲一直是一种进化压力。”他补充说，“如果神经纤维能更快地传导电脉冲，那么就能更快地采取行动”，这对捕食者试图捕捉东西和猎物试图逃离都很有用。
髓鞘能在不扩大神经细胞直径的情况下实现快速脉冲传导，使神经细胞更紧密地聚集在一起。髓鞘还能提供结构支撑，这意味着神经可以变长，从而使四肢变长。
在没有髓鞘的情况下，无脊椎动物找到了其他方法来更快地传递信号，例如巨型鱿鱼就进化出了更宽的神经细胞。
最后，这些作者想要了解逆转录病毒感染是只发生在一个祖先物种身上一次，还是发生了不止一次。他们使用计算方法分析了22个有颌脊椎动物物种的逆转录病毒序列，发现物种内部的序列比不同物种之间的序列更相似，这表明有多次感染。
更多发现有待发掘？
Franklin说，“人们往往认为病毒是病原体或致病因子。”但是，他说，实际情况更为复杂，在历史上的不同时期，逆转录病毒曾进入基因组，并将自身整合到物种的生殖细胞中，使其能够传给后代。
Ghosh说，最广为人知的例子之一是胎盘（placenta），这是大多数哺乳动物的决定性特征之一，它是我们从很久以前嵌入我们基因组的病原体中获得的，可能还有更多的发现等待着人们去发现。
参考资料：
TanayGhoshetal.AretrovirallinktovertebratemyelinationthroughretrotransposonRNA-mediatedcontrolofmyelingeneexpression.Cell,2024,doi:10.1016/j.cell.2024.01.011.
Ancientvirusesresponsibleforourbigbrainsandbodies:Studyhttps://medicalxpress.com/news/2024-02-ancient-viruses-responsible-big-brains.html