Древните вируси наистина ни лазят по нервите, но по най-добрия начин.
Един конкретен ретровирус, вграден в ДНК на челюстните гръбначни животни, помага да се включи производството на протеин, необходим за изолиране на нервните влакна, съобщават изследователи на 15 февруари в Cell. Тази изолация, наречена миелин, може би е помогнала за създаването на бързи мисли и сложни мозъци.
Всъщност опитът с ретровирусите е бил толкова полезен, че се е появил многократно в еволюцията на гръбначните животни с челюсти, установява екипът.
Ретровирусите - известни още като подвижни гени или ретротранспозони - са РНК вируси, които правят свои ДНК копия, за да се вградят в ДНК на гостоприемника. Някога учените са смятали остатъците от древните вируси за генетичен боклук, но това схващане се променя, отбелязва неврологът Джейсън Шепърд (Jason Shepherd), който не е участвал в изследването.
Елементи на нервната система. Кредит: Cenveo (CC BY 3.0 US DEED)
"Все повече откриваме, че тези ретротранспозони и ретровируси са повлияли на еволюцията на живота на планетата", заявява Шепърд от Медицинския факултет на Университета на Юта "Спенсър Фокс Екълс" в Солт Лейк Сити.
Вече е известно, че останки от ретровируси са подпомогнали еволюцията на плацентата, имунната система и други важни етапи в човешката еволюция. Сега те са замесени в подпомагането на производството на миелин.
Миелинът е покритие от мазнини и протеини, което обвива дългите нервни влакна, наричани аксони. Покритието работи малко като изолацията около електрически проводници: Нервите, обвити с миелин, могат да изпращат електрически сигнали по-бързо, отколкото неизолираните нерви.
Покритите нервни влакна могат също така да бъдат по-тънки и да нарастват повече, отколкото биха били без изолация, което позволява на животните да увеличават размерите си, обяснява Робин Франклин (Robin Franklin), биолог по стволови клетки в Altos Labs-Cambridge Institute of Science в Англия. Той посочва, че по-тънките влакна могат да бъдат разположени по-ефективно в нервната система.
"В резултат на наличието на миелин мозъкът става по-сложен, а гръбначните животни - по-разнообразни", обяснява Франклин. "Ако миелинизацията не се беше случила в ранната еволюция на гръбначните животни, нямаше да имаме цялото това разнообразие от гръбначни животни, което виждаме сега."
Франклин и колегите му претърсват събраните по-рано данни за доказателства за подвижни генетични елементи, особено за такива, които могат да повлияят на производството на миелин. Те попадат на данни за клетките, които обвиват нервите с миелин: Екипът открива високи нива на РНК от древен ретровирус.
Тази РНК, наречена ретромиелин, не съдържа инструкции за създаване на протеин. Екипът открива, че РНК се свързва с протеин, наречен SOX10, и заедно с него се включва производството на основния миелинов протеин, който затваря миелина в плътна обвивка около нервните клетки.
Когато изследователите използват генетичен похват, за да намалят количеството на ретромиелин в мозъците на плъхове, риби зебра и жаби, производството на основния миелинов протеин спада. Това откритие предполага, че ретромиелиновата РНК е важна за производството на миелин.
Други ретротранспозони са повлияли на еволюцията, като са създали нови превключватели в генетичните контролни панели на определени гени или като са произвели нови версии на протеини, които регулират активността на гените - разказва Ейрене Маркенскоф-Пападимитриу (Eirene Markenscoff-Papadimitriou), специалист по невронаука на развитието в Университета Корнел, която не е участвала в изследването. Но производството на РНК за повлияване на активността на даден ген е нов подход. Откритието е "много изненадващо и важно доказателство за нов тип процес на развитие, който е възможен благодарение на тези ретровируси", заявява изследователката.
Копиране или изрязване. Транспозоните се движат по два начина: Ретротранспозоните първо правят РНК копия на себе си. След това ензим, наречен обратна транскриптаза, преобразува РНК копията обратно в ДНК, която се вмъква произволно навсякъде в генома. ДНК транспозоните се отделят от останалата част от ДНК с помощта на ензима транспозаза и след това прескачат на ново място. Кредит: D. Lisch/ Nature Reviews Genetics 2013
Организмите с прешлени и челюсти, включително риби, земноводни и бозайници, имат ретромиелин, но миногите и други риби и безгръбначни без челюсти нямат. Макар че това изглежда да предполага, че ретровирусът е попаднал в общия прародител на челюстните гръбначни животни, изглежда, че случаят не е такъв.
Екипът установява, че всеки от изследваните видове има своя собствена версия на ретромиелин, а не сродни версии с някои малки промени. Тази закономерност показва, че ретровирусът е заразил няколко вида по различно време, но е довел до един и същ резултат - концепция, известна като конвергентна еволюция.
Не е ясно защо миногите и другите безчелюстни гръбначни животни нямат ретромиелин. Една от възможностите е вирусите да не заразяват миногите, пояснява съавторът на изследването Танай Гош (Tanay Ghosh), изчислителен биолог в Altos Labs. Възможно е вирусите да са заразили миногите, но да не са били еволюционно полезни и да са се изгубили.
За челюстните гръбначни животни, коментира Маркенскоф-Пападимитриу, наличието на миелинов основен протеин и други компоненти, необходими за производството на миелин, може да е било важно, за да се възползват от предимствата на ретромиелин. "Ние се заразяваме постоянно и някои от тези [вируси] дават еволюционно предимство." Учените забелязват успешни примери, при които вероятно ретромиелинът веднага е дал предимство на организма-гостоприемник и е бил запазен, посочва Маркенскоф-Пападимитриу.
Обикновено изследователите се интересуват от гени и РНК, които произвеждат протеини. Те отсяват некодиращите РНК - такива като ретромиелин, които не произвеждат протеини. Но, отбелязва Маркенскоф-Пападимитриу, учените все повече признават, че некодиращите РНК също вършат важна работа.
"Тази статия ще бъде вдъхновение за други еволюционни биолози, проучвайки по-добре своите данни, да търсят ретротранспозоните."
Справка: T. Ghosh et al. A retroviral link to vertebrate myelination through retrotransposon-RNA-mediated control of myelin gene expression. Cell. Published online February 15, 2024. doi: 10.1016/j.cell.2024.01.011.
Източник: Ancient viruses helped speedy nerves evolve, Tina Hesman Saey, Science
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"