Исследование показывает, что древние вирусные инфекции, возможно, дали животным инструменты, позволяющие им быть быстрыми, скоординированными и умными.
Согласно статье, опубликованной в четверг в журнале Cell, сложные нервные системы возникли в прошлом после того, как вирусы вставили фрагменты кода в геномы позвоночных животных — животных со спинным мозгом, от человека до лягушки и лосося.
Эти «вторжения» сами по себе являются обычным явлением; Вставка такого кода является основным методом, используемым вирусами, которые не обладают способностью воспроизводить себя без поддержки защищенных клеток, чтобы заставить клетки выполнять свои команды.
Но в этом случае клетка преобразует новые коды для достижения своих целей – динамика, которую ученые также обнаружили в основе основных видов деятельности животных, таких как оплодотворение и беременность.
«Клетки заболевают, и клетки думают: «Мы можем использовать эту схему в своих целях», — говорит соавтор Танай Гош из Кембриджского института науки.
Недавно введенные фрагменты кода помогают клеточным механизмам производить миелин — защитную оболочку вокруг нервных клеток, которая помогает ускорить передачу электрических сигналов, питающих нашу нервную систему.
Миелин в нашей нервной системе действует как пластиковая изоляция, покрывающая оптоволоконные кабели: блокируя способность сигналов проходить через стенки кабеля (или нервных волокон), он позволяет сигналам передаваться быстрее и с меньшим количеством разрывов. ошибка.
Эволюционно это свойство допускает и другие мощные эффекты.
Поскольку миелин позволяет нервам двигаться быстрее, он также обеспечивает новые формы одновременного общения. Это позволяет развивать сложные нейронные сети, характеризующиеся большим количеством связей и взаимодействий в данном пространстве. (Хотя не все нейроны имеют миелиновую оболочку, клетки, которые имеют ее, особенно в белом веществе головного и спинного мозга, обнаруживаются в областях, где скорость и плотность связей имеют решающее значение.)
Без этих более быстрых сигналов «все механизмы хищник-жертва – все это огромное разнообразие – не развились бы», – сказал Гош.
Исследование группы показало, что заражение предков позвоночных вирусами, кодирующими миелин, вероятно, происходило несколько раз, поскольку семейства близкородственных вирусов модифицировали геномы предков сегодняшних рыб, амфибий и млекопитающих, каждый из которых повторно использовал новые строки кода. Для создания сложности.
Это требует сложного эволюционного танца. Вирусная инфекция не кодирует выработку миелина, но это делают другие мутации. Вместо этого он помогает белкам, которые читают и интерпретируют геном, связываться с конкретными областями, где можно найти инструкции миелина.
Ученые знают это, потому что некоторые простые позвоночные, такие как морские миноги, имеют мутации миелина, но лишены дополнительных частей вирусного генома. Относительно простая нервная система морской миноги также не содержит миелина. Гош сравнил эту примитивную нервную систему с оркестром, ожидающим начала игры. «Все инструменты есть, но нужен триггер: скрипка или вирус.
Гош подчеркнул, что этот древний вирус не намерен менять структуру своего хозяина. Напротив, то, как происходят эти эволюционные церемонии, раскрывает в клетке нечто такое, что непрофессионалы часто упускают из виду.
«Клетки разумны», — сказал он. «У них много механизмов, которые мы не понимаем – мы не знаем, как они все делают. Иногда мы говорим, что они слишком умны для нас.
В самом прямом смысле слово «клетка» – возникшее в результате открытия в 17 веке того факта, что ткани растений и животных состоят из вещей, похожих на маленькие коробочки – на самом деле не отражает сложности того, как клетки интерпретируют и взаимодействуют с каждым аспектом. Из их окружения. По словам Гоша, коробки с крошечными молекулами и органами, помещенной в оболочку из микроскопического жира, недостаточно для образования клетки. — У тебя должно быть много других вещей.
Эта сложность очевидна на многих фронтах: в высокоэффективном способе, которым клетки создают и поддерживают системы, снабжающие наши тела энергией, а также в их точной адаптации для поиска и исправления ошибок в их коде. Все это указывает на идею о том, что клетки не накапливают отходы, сказал Гош. «Если им что-то не нужно, они это выбрасывают».
Эта идея имеет огромное значение для генома человека в целом. Около 8 процентов Согласно материалам Национальной академии наук, который состоит из введенной последовательности древнего вирусного кода.
Большая часть этого кода, вероятно, также функциональна или повторно используется животными для выполнения новых действий, многие из которых оказываются интимными. Например, ДНК происходит от вируса. Помогает формированию плацентыкоторый несет плод у большинства млекопитающих, а также A Подобное строение у сумчатых.И вот еще У некоторых видов ящериц Оно рождает поколение молодых людей, способных жить.
Люди и другие приматы также используют перепрофилированную вирусную ДНК для регуляции гормонов. Который контролирует время рождения. С другой стороны процесса беременности, вирусная ДНК, по-видимому, контролирует важные изменения, при которых клетки только что оплодотворенного плода перестают быть способными формировать любую структуру, включая клетки вне тела плода, такие как сама плацента, и становятся Предназначен для построения самого плода.. (Эта стадия наступает через несколько дней после оплодотворения, когда новый одноклеточный эмбрион неоднократно делится с образованием бластоцисты, состоящей из нескольких сотен клеток.)
Чтобы эти изменения дошли до нас, они не могут происходить только в телах отдельных животных. Они должны достичь «зародышевой линии»: Потенциально длительный прогресс Сперматозоиды и яйцеклетки кодируют и транспортируют клетки, составляющие тело человека.
Гош отмечает, что этот процесс передачи, повторного использования и трансформации не ограничивается древней историей нашего вида, но все еще продолжается, а будущие результаты неизвестны. «В будущем с нашей ДНК может случиться еще что-нибудь — мы не знаем», — сказал Гош.
«Эволюция долгая», — сказал он. «Это динамический процесс, а не статический».
Авторские права принадлежат Nexstar Media Inc., 2024. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.
2024-02-15 18:20:51
1708022105
#Как #древний #вирус #сделал #наш #мозг #таким #сложным
