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研究:远古病毒促神经脉冲加快传递 对演化影响重大

2024-02-16 |作者:中央社 | 来源:中央社

 
距今数亿年前脊椎动物感染的远古病毒,在人类演化为拥有高等大脑和大型身体上扮演关键角色。图为人类头部骨骼示意图。(Pexels)

根据今天发表的研究,距今数亿年前脊椎动物感染的远古病毒,在人类演化为拥有高等大脑和大型身体上扮演关键角色。

法新社报导,这份刊登在科学期刊「细胞」(Cell)的研究,查看神经细胞中髓鞘的起源。髓鞘是由脂质组成、围绕神经细胞形成的一层绝缘体,让细胞能更快传导电脉冲。

根据研究的作者说法,对于髓鞘的形成,能入侵宿主DNA的反转录病毒(retrovirus)产生的一组基因串行至关重要,而他们在现代哺乳动物、两栖动物及鱼类身上找到这组串行。

这份研究的资深作者、美国生技公司阿托斯实验室(Altos Labs)旗下剑桥科学研究院(Cambridge Institute of Science)的神经科学家佛兰克林(Robin Franklin)告诉法新社:「我认为最惊人的是,(如果没有这组基因串行),就不会出现我们所知现代脊椎动物的一切多样性,以及牠们所达到的尺寸,无论是大象、长颈鹿、森蚺、牛蛙或兀鹰。」

在佛兰克林的实验室担任计算生物学家暨遗传学家的高许(Tanay Ghosh)率领的一个团队,为了发现与产生髓鞘质的细胞很可能有关联的遗传因素,在数个基因组数据库中捞取数据。

高许特别感兴趣的,是探索基因组中神秘的「非编码区」。这些区域不具有明显功能,曾被视为一无是处,现在却被认定为具有演化上的重要性。

贾许的研究锁定一组特定的基因串行,源自一种内源性反转录病毒(endogenous retrovirus,ERV),这种病毒长期潜伏在人类基因中。贾许的团队将这组串行称为「反转录髓鞘」(RetroMyelin)。

研究人员为了验证这项发现,在实验中破坏老鼠细胞中的「反转录髓鞘」基因串行,结果发现老鼠的细胞不再产生形成髓鞘质所需的基本蛋白质。

研究人员接着在其他物种的基因组当中寻找类似「反转录髓鞘」的基因串行,结果在有颌脊椎动物体内找到,这类动物包括人类所属的哺乳类、鸟类、鱼类、爬虫类及两栖类动物;但在无颌脊椎动物和无脊椎动物体内并未找到。

这使得研究人员相信,在生物演化史上,这组基因串行出现的时间大约与有颌脊椎动物相同,而有颌脊椎动物的首次演化大约发生在西元前3亿6000万年的古生代泥盆纪,又称鱼类时代。

佛兰克林表示:「演化上一直存在要让神经纤维更快传导电脉冲的压力。如果加快了,生物行动速度就能更快。」这对掠食动物或要逃跑的猎物都很有用。

他还说:「髓鞘使得神经细胞不需要直径扩大、而是更紧密靠在一起,就能让脉冲快速传递。它还能提供细胞结构支撑,意味细胞可以长得更长,因此能产生较长的肢体。」

美国史丹佛大学(Stanford University)神经科学家苏奇洛(Brad Zuchero)指出,「关于演化过程中髓鞘是如何诞生」,这份研究「补上谜团中一块重要的拼图」。

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