רטרו-וירוסים עתיקים מילאו תפקיד מפתח באבולוציה של מוחות בעלי חוליות

פרסומת
X-ray_Promo1


חוקרים מדווחים על 15 בפברואר בכתב העת תָא לוירוסים עתיקים עשויים להודות למיאלין – ובהרחבה, למוח הגדול והמורכב שלנו. הצוות מצא שאלמנט גנטי שמקורו ברטרו-וירוס או "רטרוטרנספוזון" חיוני לייצור מיאלין ביונקים, דו-חיים ודגים. רצף הגנים, שהם כינו "רטרומיאלין," כנראה תוצאה של זיהום ויראלי עתיק, והשוואות של רטרומיאלין ביונקים, דו-חיים ודגים מצביעים על כך שזיהום רטרו-ויראלי ואירועי פלישת גנום התרחשו בנפרד בכל אחת מהקבוצות הללו.

פרסומת

"נדרשו רטרו-וירוסים כדי שהאבולוציה של בעלי החוליות תמריא", אומר הסופר ומדען המוח רובין פרנקלין מ-Altos Labs-Cambridge Institute of Science. "אם לא היו לנו רטרו-וירוסים שמדביקים את הרצפים שלהם לגנום החולייתנים, אז מיאלינציה לא הייתה מתרחשת, וללא מיאלינציה, כל המגוון של בעלי החוליות כפי שאנו מכירים אותו לעולם לא היה קורה."

מיאלין הוא רקמה מורכבת ושומנית המציפה אקסונים של עצבים של בעלי חוליות. זה מאפשר הולכה מהירה של דחפים ללא צורך להגדיל את הקוטר האקסונלי, מה שאומר שניתן לדחוס עצבים קרוב יותר זה לזה. זה גם מספק תמיכה מטבולית לעצבים, מה שאומר שהעצבים יכולים להיות ארוכים יותר. המיאלין הופיע לראשונה בעץ החיים בערך באותו זמן כמו הלסתות, וחשיבותו באבולוציה של בעלי החוליות הוכרה זה מכבר, אך עד כה לא היה ברור אילו מנגנונים מולקולריים הפעילו את הופעתו.

החוקרים שמו לב רטרומיאליןתפקידם בייצור המיאלין כאשר הם בחנו את רשתות הגנים המשמשות על ידי אוליגודנדרוציטים, התאים המייצרים מיאלין במערכת העצבים המרכזית. באופן ספציפי, הצוות חקר את התפקיד של אזורים לא מקודדים כולל רטרוטרנספוזונים ברשתות הגנים הללו – דבר שלא נחקר בעבר בהקשר של ביולוגיה של המיאלין.

"רטרוטרנספוזונים מהווים כ-40% מהגנומים שלנו, אבל שום דבר לא ידוע על האופן שבו הם עשויים לעזור לבעלי חיים לרכוש מאפיינים ספציפיים במהלך האבולוציה", אומר הסופר הראשון Tanay Ghosh, ביולוג חישובי ב-Altos Labs-Cambridge Institute of Science. "המוטיבציה שלנו הייתה לדעת כיצד המולקולות הללו מסייעות לתהליכים אבולוציוניים, במיוחד בהקשר של מיאלינציה".

במכרסמים, החוקרים גילו שתעתיק ה-RNA של רטרומיאלין מסדיר את הביטוי של חלבון מיאלין בסיסי, אחד ממרכיבי המפתח של המיאלין. כשהם עיכבו בניסוי רטרומיאלין באוליגודנדרוציטים ובתאי אבות אוליגודנדרוציטים (תאי הגזע שמהם מופקים אוליגודנדרוציטים), התאים לא יכלו עוד לייצר חלבון בסיסי של מיאלין.

לבחון האם רטרומיאלין קיים במינים אחרים של בעלי חוליות, הצוות חיפש רצפים דומים בתוך הגנום של חוליות לסת, חוליות חסרות לסת וכמה מינים חסרי חוליות. הם זיהו רצפים אנלוגיים בכל המחלקות האחרות של בעלי חוליות לסתות (ציפורים, דגים, זוחלים ודו-חיים), אך לא מצאו רצף דומה בחולייתנים חסרי לסת או חסרי חוליות.

"היה דחף אבולוציוני להפוך את הולכת הדחפים של האקסונים שלנו למהירה יותר, כי הולכה מהירה יותר של דחפים פירושה שאתה יכול לתפוס דברים או לברוח מדברים מהר יותר", אומר פרנקלין.

בשלב הבא, החוקרים רצו לדעת האם רטרומיאלין שולב פעם אחת באב הקדמון של כל חולייתני הלסת או אם היו פלישות רטרו-ויראליות נפרדות בענפים השונים. כדי לענות על השאלות הללו, הם בנו עץ פילוגנטי מ-22 מיני חוליות לסתות והשוו ביניהם רטרומיאלין רצפים. הניתוח גילה את זה רטרומיאלין הרצפים היו דומים יותר בתוך המינים מאשר בין המינים, מה שמרמז על כך רטרומיאלין נרכש מספר פעמים בתהליך של אבולוציה מתכנסת.

גם הקבוצה הראתה את זה רטרומיאלין ממלא תפקיד פונקציונלי במיאלינציה בדגים ובדו-חיים. כאשר הם שיבשו בניסוי את רטרומיאלין רצף גנים בביצים המופרות של דגי זברה וצפרדעים, הם גילו שהדגים והראשנים המתפתחים מייצרים פחות מיאלין באופן משמעותי מהרגיל.

המחקר מדגיש את החשיבות של אזורים שאינם מקודדים בגנום לפיזיולוגיה ואבולוציה, אומרים החוקרים. "הממצאים שלנו פותחים שדרה חדשה של מחקר לחקור כיצד רטרו-וירוסים מעורבים באופן כללי יותר בהכוונת האבולוציה", אומר גוש.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-15 18:35:51

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר