Древни вируси, заразили гръбначни животни преди стотици милиони години, са изиграли ключова роля в еволюцията на нашите развити мозъци и големи тела, твърди ново изследване, публикувано в списание Cell. То разглежда произхода на миелина - изолиращ слой мастна тъкан, който се образува около нервите и позволява на електрическите импулси да се разпространяват по-бързо.
Според авторите генна последователност, придобита от ретровируси – т.е. такива, които нахлуват в ДНК-то на своя гостоприемник - е от решаващо значение за производството на миелин и този код сега се среща при съвременните бозайници, земноводни и риби.
"Това, което намирам за най-забележително, е, че цялото разнообразие от съвременни гръбначни животни, което познаваме, и размерите, които са достигнали: слонове, жирафи, анаконди, бикове, кондори, нямаше да се случат", казва пред АФП старшият автор и невролог Робин Франклин от Altos Labs-Cambridge Institute of Science.
Екипът, ръководен от Танай Гош, изчислителен биолог и генетик в лабораторията на Франклин, претърсва геномни бази данни, за да се опита да открие гените, които вероятно са свързани с клетките, произвеждащи миелин.
По-конкретно той се интересува от изследването на мистериозните "некодиращи области" на генома, които нямат очевидна функция и някога са били отхвърляни като "боклук", но сега се признава, че имат еволюционно значение.
Гош попадна на конкретна последователност, произхождаща от ендогенен ретровирус, който отдавна се крие в нашите гени, и която екипът нарича РетроМиелин.
За да проверят откритието си, изследователите провеждат експерименти, при които отстраняват последователността РетроМиелин в клетките на плъхове и установяват, че те вече не произвеждат основен протеин, необходим за образуването на миелин.
По-бързи реакции, по-големи тела
След това търсят последователности, подобни на РетроМиелин, в геномите на други видове и откриват подобен код при челюстните гръбначни - бозайници, птици, риби, влечуги и земноводни, но не и при безчелюстните гръбначни или безгръбначните.
Това ги кара да смятат, че последователността се е появила в дървото на живота по същото време като челюстите, които за първи път са се развили преди около 360 милиона години през девонския период, наречен ерата на рибите.
"Винаги е имало еволюционен натиск нервните влакна да провеждат електрическите импулси по-бързо", казва Франклин. "Ако успяват, тогава можете да действате по-бързо", добавя той, което е полезно както за хищниците, които искат да хванат нещо, така и за жертвите, които се опитват да избягат.
Миелинът дава възможност за бързо провеждане на импулсите, без да разширява диаметъра на нервните клетки, което позволява те да бъдат разположени по-близо една до друга.
Той също така осигурява структурна подкрепа, което означава, че нервите могат да растат по-дълго, което позволява по-дълги крайници.
При липсата на миелин безгръбначните са намерили други начини за по-бързо предаване на сигналите - например гигантските калмари са развили по-широки нервни клетки.
Накрая екипът решава да провери дали ретровирусната инфекция е била еднократна, при един-единствен вид предци, или повече от веднъж.
Те използват изчислителни методи, за да анализират ретромиелиновите последователности на 22 вида челюстни гръбначни животни, като установяват, че последователностите са по-сходни в рамките на един вид, отколкото между видовете, което предполага множество вълни на инфекция.
Предстоят още открития?
"Човек е склонен да мисли за вирусите като за патогени или причинители на болести", казва Франклин.
Но според него реалността е по-сложна: в различни моменти от историята ретровирусите са навлизали в геномите и са се интегрирали в репродуктивните клетки на видовете, позволявайки им да се предават на следващите поколения.
Един от най-известните примери е плацентата - една от определящите характеристики на повечето бозайници, която сме придобили от патоген, вграден в генома ни в дълбокото минало - и вероятно има още много открития, които тепърва предстои да бъдат направени, каза Гош.
Брад Зучеро, невролог от Станфордския университет, който не е свързан с изследването, заявява, че то "запълва голяма част от пъзела за това как се е появил миелинът по време на еволюцията", и нарича статията "вълнуваща и проницателна".
Източник: Science Alert
