Древние вирусы в ДНК: секрет быстрого мозга и сложной нервной системы

Представьте себе: внутри вашей ДНК есть пассажир, который прибыл миллионы лет назад. И этот пассажир — вирус. Но он не вредитель, а скорее талантливый инженер. Международная команда исследователей выяснила, что один такой «безбилетник» научил наши клетки производить миелин — ту самую жировую обмотку для нервных проводов.

И знаете что самое удивительное? Этот эволюционный трюк оказался настолько гениальным, что природа использовала его не один раз. Нейробиологи уверены: ретровирусная «надстройка» независимо появлялась у разных ветвей челюстных позвоночных, раз за разом даря им преимущество — скорость.

Что такое ретровирусы

Ретровирусы — это хитрые создания. В отличие от многих вирусов, они приходят не с ДНК, а с РНК. Попадая в клетку, они делают свою ДНК-копию и вшивают её в геном хозяина. Навсегда. Раньше учёные смотрели на эти окаменевшие в наших хромосомах обломки с пренебрежением, списывая их на «генетический мусор». Как же они ошибались!

«Мы всё чаще видим, что эти ретротранспозоны и древние вирусы серьёзно повлияли на ход эволюции жизни на Земле», — говорит нейробиолог Джейсон Шепард, и с ним не поспоришь. Мы уже знаем, что вирусные вставки помогли в становлении плаценты и иммунитета. А теперь выясняется, что они же стоят и за нашей способностью быстро думать. Парадокс, не правда ли?

Защитная оболочка нервов

Миелин — это не просто оболочка. Это супер-изоляция для нервных «проводов» — аксонов. Представьте электрический кабель без оплётки: искры, короткие замыкания, медленная передача сигнала. Миелин решает все эти проблемы. Благодаря ему нервные импульсы мчатся с бешеной скоростью, а сами волокна могут быть тоньше и длиннее.

«Это позволило упаковать более сложную нервную систему в ограниченный объём, — объясняет биолог Робин Франклин. — Без миелина на заре эволюции позвоночных мы бы не увидели сегодняшнего фантастического разнообразия — от китов до колибри, и, конечно, нас с вами».

Прыгающие гены

Учёные начали охоту на «прыгающие гены», которые могли бы управлять производством миелина. И нашли кое-что особенное: в клетках, создающих оболочку нервов, активность проявляла РНК древнего ретровируса. Её назвали ретромиелин.

Эта РНК — не инструкция по сборке белка. Она работает как умный дирижёр: связывается с белком SOX10, и вместе они запускают конвейер по производству главного белка миелина. Когда экспериментально «отключили» ретромиелин у крыс, рыбок и лягушек, выработка миелина резко упала. Доказательство было налицо: без древнего вирусного фрагмента изоляция нервов даёт сбой.

Откуда взялся ретровирус

Логично было бы предположить, что вирус встроился один раз в общего предка всех челюстных позвоночных. Но генетика — дама с характером. Оказалось, что у рыб, амфибий и млекопитающих версии ретромиелина разные, не родственные. Это значит, что один и тот же полезный трюк природа изобретала несколько раз, независимо! Вирус заражал разные виды в разное время, но результат был одинаковым — миелин.

А вот миноги и другие бесчелюстные этой вирусной «прошивки» лишены. Почему? Возможно, вирус их просто не нашёл. Или нашёл, но не прижился, не дал преимущества и был выброшен эволюцией на свалку истории.

«Мы постоянно чем-то заражаемся, и некоторые из этих инфекций становятся подарком, — размышляет нейробиолог Эйрен Маркенскофф-Пападимитриу. — Ретромиелин — как раз история успеха: преимущество было таким очевидным, что его сразу взяли на вооружение и сохранили». Получается, наша сложная нервная система — это отчасти результат счастливого (и неоднократного) вирусного заражения. Заставляет посмотреть на простуду в новом свете, не так ли?