周四的一项研讨标明,数亿年前感染脊椎动物的陈旧病毒,在咱们高档的大脑和大型的身体的进化中发挥了关键作用。
这项宣布在《细胞》(Cell)杂志上的研讨查看了髓磷脂(myelin)的来源,髓磷脂是一种脂肪组织的绝缘层,构成于神经周围,可以使电脉冲传播得更快。
依据作者的说法,从逆转录病毒(侵略宿主DNA的病毒)取得的基因序列对髓磷脂的发生至关重要,现在在现代哺乳动物、两栖动物和鱼类中发现了这种代码。
剑桥科学研讨所阿尔托斯试验室的资深作者、神经科学家罗宾·富兰克林(Robin Franklin)表明:“我发现最有目共睹的是,咱们所知道的现代脊椎动物的一切多样性,以及它们的体型:大象、长颈鹿、水蟒、牛蛙、秃鹰,都不或许会发生。”
富兰克林试验室的核算生物学家和遗传学家塔内·高什(Tanay Ghosh)领导的一个研讨小组在基因组数据库中进行了查找,企图发现或许与发生髓磷脂的细胞有关的基因。
具体来说,他对探究基因组中奥秘的“非编码区”很感兴趣,这些区域无明显的功用,从前被视为废物,但现在被以为具有进化的重要性。
塔内·高什的研讨落在了一个来自内源性逆转录病毒的特定序列上,该病毒长时间潜伏在咱们的基因中,该团队将其称为“逆转录髓磷脂”。
为了验证他们的发现,研讨人员进行了试验,在试验中,他们破坏了大鼠细胞中的后缩髓磷脂序列,发现它们不再发生髓磷脂构成所需的根本蛋白质。
接下来,他们在其他物种的基因组中寻觅类似后髓磷脂的序列,在有颌脊椎动物 —— 哺乳动物、鸟类、鱼类、爬虫类和两栖动物 —— 中发现了类似的代码,但在无颌脊椎动物或无脊椎动物中没有发现。
这使他们信任,该序列与颌骨大约在同一时间出现在生命树上,颌骨最早进化于3.6亿年前的泥盆纪,即鱼类年代。
神经科学家罗宾·富兰克林表明:“让神经纤维更快地传导电脉冲的进化压力一向存在。假如它们做得更快,那么你就能更快地采纳举动。”他弥补说,这对企图捕捉猎物的捕食者和企图逃跑的猎物都很有用。
髓磷脂可以在不扩展神经细胞直径的情况下完成快速的脉冲传导,从而使它们更严密地集合在一起。它还供给结构支撑,这在某种程度上预示着神经可以长得更长,从而使四肢更长。
在髓磷脂缺失的情况下,无脊椎动物找到了其他更快地传递信号的办法 —— 例如,巨型鱿鱼进化出了更宽的神经细胞。
他们运用核算方法剖析了22种有颌脊椎动物的后髓磷脂序列,发现这些序列在物种内部比物种之间更类似,这标明存在多波感染。
但现实情况要杂乱得多,富兰克林指出,在历史上的不同时期,逆转录病毒进入了基因组,并将自己整合到物种的生殖细胞中,从而使它们可以遗传给子孙。
塔内·高什说,最为人所知的比如之一是胎盘,胎盘是大多数哺乳动物的界说特征之一,咱们在曩昔从嵌入咱们基因组的病原体中取得了胎盘,或许还有更多的发现有待发现。
斯坦福大学(Stanford University)的神经科学家布拉德·祖切罗(Brad Zuchero)没有参加这项研讨,但他说,这项研讨“填补了髓磷脂在进化过程中是怎么构成的一个首要疑团”,称这篇论文“令人兴奋,见地深入”。