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研究人員表示，古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒在脊椎動(dòng)物大腦的進(jìn)化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用
發(fā)帖時(shí)間：2025-12-10 00:44:03
- [探索] 來源：骨軟筋酥網(wǎng)
有髓鞘的少突膠質(zhì)細(xì)胞（綠色）。致謝:uux.cn/佩吉·阿辛克，古老關(guān)鍵阿爾托斯實(shí)驗(yàn)室-劍橋科學(xué)研究所
（神秘的逆動(dòng)物大腦的進(jìn)地球uux.cn）據(jù)Cell Press：研究人員在《細(xì)胞》雜志上報(bào)道說，古老的轉(zhuǎn)錄作用病毒可能要感謝髓磷脂——以及我們龐大而復(fù)雜的大腦。
研究小組發(fā)現(xiàn)，脊椎逆轉(zhuǎn)錄病毒衍生的化中遺傳元件或“逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子”對(duì)哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物和魚類的發(fā)揮髓鞘產(chǎn)生至關(guān)重要。他們稱之為“逆髓鞘”的研究基因序列可能是古代病毒感染的結(jié)果，對(duì)哺乳動(dòng)物、表示病毒兩棲動(dòng)物和魚類中逆髓鞘的古老關(guān)鍵比較表明，逆轉(zhuǎn)錄病毒感染和基因組入侵事件在這些群體中分別發(fā)生。逆動(dòng)物大腦的進(jìn)
“脊椎動(dòng)物進(jìn)化的轉(zhuǎn)錄作用起飛需要逆轉(zhuǎn)錄病毒，”劍橋科學(xué)研究所阿爾托斯實(shí)驗(yàn)室的脊椎資深作者兼神經(jīng)科學(xué)家羅賓·富蘭克林說。“如果我們沒有逆轉(zhuǎn)錄病毒將它們的化中序列插入脊椎動(dòng)物的基因組，那么髓鞘形成就不會(huì)發(fā)生，如果沒有髓鞘形成，我們所知道的脊椎動(dòng)物的整個(gè)多樣性就永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。”
髓鞘是一種復(fù)雜的脂肪組織，包裹著脊椎動(dòng)物的神經(jīng)軸突。它能夠在不增加軸突直徑的情況下實(shí)現(xiàn)快速?zèng)_動(dòng)傳導(dǎo)，這意味著神經(jīng)可以更緊密地聚集在一起。它還為神經(jīng)提供代謝支持，這意味著神經(jīng)可以更長。
髓磷脂首次出現(xiàn)在生命樹中的時(shí)間與jaws差不多，它在脊椎動(dòng)物進(jìn)化中的重要性早已得到認(rèn)可，但直到現(xiàn)在，人們還不清楚是什么分子機(jī)制觸發(fā)了它的出現(xiàn)。
研究人員在檢查少突膠質(zhì)細(xì)胞（中樞神經(jīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生髓磷脂的細(xì)胞）所利用的基因網(wǎng)絡(luò)時(shí)，注意到了后髓磷脂在髓磷脂產(chǎn)生中的作用。具體來說，該團(tuán)隊(duì)正在研究包括逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在內(nèi)的非編碼區(qū)域在這些基因網(wǎng)絡(luò)中的作用——這是以前在髓磷脂生物學(xué)背景下沒有探索過的事情。
“反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子約占我們基因組的40%，但對(duì)它們?nèi)绾螏椭鷦?dòng)物在進(jìn)化過程中獲得特定特征一無所知，”第一作者、Altos Labs-Cambridge Institute of Science的計(jì)算生物學(xué)家Tanay Ghosh說。“我們的動(dòng)機(jī)是了解這些分子如何幫助進(jìn)化過程，特別是在髓鞘形成的背景下。”
在嚙齒動(dòng)物中，研究人員發(fā)現(xiàn)髓鞘后體的RNA轉(zhuǎn)錄物調(diào)節(jié)髓鞘堿性蛋白的表達(dá)，髓鞘堿性蛋白是髓鞘的關(guān)鍵成分之一。當(dāng)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中抑制少突膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞（少突膠質(zhì)細(xì)胞來源的干細(xì)胞）中的髓磷脂后，這些細(xì)胞不再能產(chǎn)生髓磷脂堿性蛋白。
為了檢查髓磷脂是否存在于其他脊椎動(dòng)物物種中，研究小組在有頜脊椎動(dòng)物、無頜脊椎動(dòng)物和幾種無脊椎動(dòng)物物種的基因組中尋找類似的序列。他們?cè)谒衅渌悇e的有頜脊椎動(dòng)物（鳥類、魚類、爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物）中發(fā)現(xiàn)了類似的序列，但在無頜脊椎動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物中沒有發(fā)現(xiàn)類似的序列。
富蘭克林說:“有一種進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力使我們軸突的沖動(dòng)傳導(dǎo)更快，因?yàn)楦斓臎_動(dòng)傳導(dǎo)意味著你可以更快地抓住東西或逃離東西。”
接下來，研究人員想知道是否所有有頜脊椎動(dòng)物的祖先都曾整合過髓磷脂，或者在不同的分支中是否有單獨(dú)的逆轉(zhuǎn)錄病毒入侵。
為了回答這些問題，他們構(gòu)建了22種有頜脊椎動(dòng)物的系統(tǒng)進(jìn)化樹，并比較了它們的髓磷脂序列。分析顯示，髓磷脂后體序列在物種內(nèi)比在物種間更相似，這表明髓磷脂后體是通過趨同進(jìn)化過程多次獲得的。
研究小組還表明，髓磷脂在魚類和兩棲動(dòng)物的髓鞘形成中起著功能性作用。當(dāng)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中破壞斑馬魚和青蛙受精卵中的髓磷脂后基因序列時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)發(fā)育中的魚和蝌蚪產(chǎn)生的髓磷脂明顯少于平時(shí)。
研究人員表示，這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了基因組非編碼區(qū)對(duì)生理和進(jìn)化的重要性。“我們的發(fā)現(xiàn)為探索逆轉(zhuǎn)錄病毒如何更普遍地參與指導(dǎo)進(jìn)化開辟了一條新的研究途徑，”戈什說。
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