研究：遠古病毒促神經脈衝加快傳遞 對演化影響重大

病毒示意圖。圖／ingimage

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，在人類演化爲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、美國生技公司阿託斯實驗室（Altos Labs）旗下劍橋科學研究院（CambridgeInstitute of Science）的神經科學家佛蘭克林（RobinFranklin）告訴法新社：「我認爲最驚人的是，（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，爲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，是探索基因組中神秘的「非編碼區」。這些區域不具有明顯功能，曾被視爲一無是處，現在卻被認定爲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爲「反轉錄髓鞘」(RetroMyelin)。

研究人員爲了驗證這項發現，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。

研究人員接着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」。