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研究:遠古病毒促神經脈衝加快傳遞 對演化影響重大

2024/2/16 22:16(2/16 22:46 更新)
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示意圖。(圖取自Unsplash圖庫)
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(中央社華盛頓15日綜合外電報導)根據今天發表的研究,距今數億年前脊椎動物感染的遠古病毒,在人類演化為擁有高等大腦和大型身體上扮演關鍵角色。

法新社報導,這份刊登在科學期刊「細胞」(Cell)的研究,檢視神經細胞中髓鞘的起源。髓鞘是由脂質組成、圍繞神經細胞形成的一層絕緣體,讓細胞能更快傳導電脈衝。

根據研究的作者說法,對於髓鞘的形成,能入侵宿主DNA的反轉錄病毒(retrovirus)產生的一組基因序列至關重要,而他們在現代哺乳動物、兩棲動物及魚類身上找到這組序列。

這份研究的資深作者、美國生技公司阿托斯實驗室(Altos Labs)旗下劍橋科學研究院(Cambridge Institute of Science)的神經科學家佛蘭克林(Robin Franklin)告訴法新社:「我認為最驚人的是,(如果沒有這組基因序列),就不會出現我們所知現代脊椎動物的一切多樣性,以及牠們所達到的尺寸,無論是大象、長頸鹿、森蚺、牛蛙或兀鷹。」

在佛蘭克林的實驗室擔任計算生物學家暨遺傳學家的高許(Tanay Ghosh)率領的一個團隊,為了發現與產生髓鞘質的細胞很可能有關聯的遺傳因素,在數個基因組資料庫中撈取資料。

高許特別感興趣的,是探索基因組中神祕的「非編碼區」。這些區域不具有明顯功能,曾被視為一無是處,現在卻被認定為具有演化上的重要性。

賈許的研究鎖定一組特定的基因序列,源自一種內源性反轉錄病毒(endogenous retrovirus,ERV),這種病毒長期潛伏在人類基因中。賈許的團隊將這組序列稱為「反轉錄髓鞘」(RetroMyelin)。

研究人員為了驗證這項發現,在實驗中破壞老鼠細胞中的「反轉錄髓鞘」基因序列,結果發現老鼠的細胞不再產生形成髓鞘質所需的基本蛋白質。

研究人員接著在其他物種的基因組當中尋找類似「反轉錄髓鞘」的基因序列,結果在有頜脊椎動物體內找到,這類動物包括人類所屬的哺乳類、鳥類、魚類、爬蟲類及兩棲類動物;但在無頜脊椎動物和無脊椎動物體內並未找到。

這使得研究人員相信,在生物演化史上,這組基因序列出現的時間大約與有頜脊椎動物相同,而有頜脊椎動物的首次演化大約發生在西元前3億6000萬年的古生代泥盆紀,又稱魚類時代。

佛蘭克林表示:「演化上一直存在要讓神經纖維更快傳導電脈衝的壓力。如果加快了,生物行動速度就能更快。」這對掠食動物或要逃跑的獵物都很有用。

他還說:「髓鞘使得神經細胞不需要直徑擴大、而是更緊密靠在一起,就能讓脈衝快速傳遞。它還能提供細胞結構支撐,意味細胞可以長得更長,因此能產生較長的肢體。」

美國史丹佛大學(Stanford University)神經科學家蘇奇洛(Brad Zuchero)指出,「關於演化過程中髓鞘是如何誕生」,這份研究「補上謎團中一塊重要的拼圖」。(譯者:洪啟原/核稿:張正芊)1130216

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