Kako je drevni virus usmjerio evoluciju: Da li je genetska promjena spriječila šimpanze da razviju mozak poput našeg?

Ljudi i šimpanze su izuzetno slični, uprkos velikim razlikama u tome kako su se naša društva razvijala i oblikovala kroz vijekove. Nakon otprilike 5 do 6 miliona godina evolucije od zajedničkog pretka, samo 1,2 posto našeg DNK se međusobno razlikuje. Ipak, jedna nevjerovatna genetska misterija već dugo golica maštu naučnika, a nova istraživanja donose fascinantne odgovore o tome kako je naš mozak izrastao u složenu strukturu kakvu poznajemo danas.

Drevni retrovirus kao evolucijska prekretnica

Virus koji je inficirao šimpanze (Pan troglodytes) – ali ne i ljude – prije otprilike 4 miliona godina dijelom je odgovoran za ove razlike, pokazuje studija objavljena u časopisu Science Advances. Ovaj drevni retrovirus ostavio je sitnu izmjenu u DNK šimpanzi koja je dovela do značajnih razlika u razvoju njihovog mozga u odnosu na ljudski.

“Željeli smo razumjeti kako su se ljudski mozak i mozak šimpanze mogli razviti na toliko različite načine kada je toliko njihovih gena za stvaranje proteina zapravo identično”, ističe vodeća autorka studije Patricija Gerdes (Patricia Gerdes), molekularna neurogenetičarka sa Univerziteta Lund u Švedskoj.

Naučnici su odranije znali da drevni virusi mogu ostaviti tragove DNK u genomu domaćina, a ti ostaci mogu uticati na obližnje gene. Retrovirus poznat pod nazivom PTERV1 bio je posebno zanimljiv kandidat jer se pronalazi kod šimpanzi i drugih afričkih majmuna, ali ga uopšte nema u ljudskom genomu.

Zašto ljudi nisu oboljeli od virusa PTERV1?

Razvoj mozga je dobro poznata tačka razilaženja između šimpanza i ljudi – na primjer, ljudski mozak je otprilike tri puta veći od šimpanzinog. Zbog toga se nameće logično pitanje: da li je drevni virus možda igrao ključnu ulogu u konačnom razdvajanju naših vrsta?

Još uvijek nije u potpunosti jasno zašto ljudi nikada nisu oboljeli od PTERV1 virusa, dok su ga brojni drugi majmuni u to vrijeme nosili. Postoji nekoliko vodećih teorija:

• Možda nas je štitio jedinstveni antivirusni protein nazvan TRIM5α.
• Moguće je da su preci ljudi i šimpanzi živjeli na potpuno različitim geografskim lokacijama kada je izbila ova virusna pandemija.

Iako nova studija ne daje konačan odgovor na pitanje kako su ljudi izbjegli virus, ona precizno otkriva kakav je tačan uticaj ta infekcija imala na razvoj šimpanzinog mozga.

Uloga misterioznog gena LINC00662

Prije mnogo miliona godina, PTERV1 je ugradio specifične DNK sekvence u genom šimpanzi koje su aktivne i dan-danas. I ljudi i šimpanze u svom genomu nose molekul nastao iz DNK pod nazivom LINC00662, koji našim ćelijama daje instrukcije za izgradnju određenih proteina.

“Otkrili smo da je ovaj molekul aktivan tokom ranog razvoja ljudskog mozga, a naši eksperimenti sugerišu da pomaže ljudskim moždanim ćelijama da sazriju i razviju svoje produžetke”, objašnjava Gerdes. Šimpanze ga također posjeduju, ali tu je virus ostavio svoj pečat – virusna DNK insercija doslovno isključuje gen LINC00662 kod šimpanzi.

Tokom eksperimenata sa ljudskim moždanim organoidima (sitnim strukturama ćelija uzgojenim u laboratoriji), kada je istraživački tim vještački isključio LINC00662, neuroni i njihovi produžeci (dendriti i aksoni koji prenose signale širom mozga) nisu se razvijali niti rasli onako bujno i uspješno kao onda kada je ovaj gen bio netaknut.

Šta nam ovo govori o evoluciji?

Iako naučnici još uvijek ne znaju svaku pojedinačnu ulogu koju LINC00662 ima u ljudskom tijelu, ovakvi laboratorijski eksperizmi pružaju jasan uvid u to šta bi se moglo dogoditi ukoliko bi se slična promjena ikada dogodila i kod ljudi. S druge strane, uklanjanjem virusne insercije iz matičnih ćelija šimpanzi ponovno je vraćena aktivnost ovog gena, što potvrđuje da virus zaista guši njegov rad.

Ipak, stručnjaci naglašavaju da nema straha od iznenadnog scenarija iz “Planete majmuna”. Razlike u mozgu nastaju pod uticajem brojnih genetskih i razvojnih faktora, a uklanjanje ovog umetka u odrasloj dobi ne bi moglo preoblikovati raniji razvoj mozga. Ova studija nam prije svega pokazuje nevjerovatnu moć koju virusi imaju u oblikovanju evolucije života na Zemlji, dodajući još jedan dokaz o tome koliko su retrovirusne insercije uticale na razlike između ljudi i naših najbližih rođaka.

Izvor: ScienceAlert (Nauka & Svemir)