基因裡的遠古病毒,竟用這種方式改變了人類進化?!

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你可能想不到,每個人的基因組裡都藏著一群「老住戶」—— 遠古病毒留下的內源性逆轉錄病毒 DNA。

它們占了人類基因組總量的 8%,比真正負責編碼功能蛋白的 DNA(僅 1%-2%)還多。

早年科學家以為它們是沒用的「垃圾」,可後來才發現,這些「垃圾」竟是推動人類進化的關鍵角色。

早在 2001 年人類基因組計畫公佈草圖時,科學家就注意到這些特殊的重複序列。

它們有著和逆轉錄病毒相似的結構,帶著編碼病毒蛋白的核心基因,還有兩側的長末端重複序列。

推測在數百萬年前,外源性逆轉錄病毒感染了哺乳動物的生殖細胞,把自己的 RNA 逆轉錄成 DNA,藉著長末端重複序列「賴」進宿主基因組,一代代傳了下來,還因能在基因組裡「跳躍」被稱為轉座子。

基因裡的遠古病毒,竟用這種方式改變了人類進化?!(示意圖來源:網絡)

多數遠古病毒 DNA 在進化中慢慢失去活性,但少數仍在「工作」,比如 HERVK 家族。

這個家族的轉座子很特別,約 25 萬年前才插入類人猿基因組,部分還是人類特有。

斯坦福大學醫學院團隊用人类诱导多能幹細胞構建類囊胚模型,在《自然》期刊發表了重要發現:人類特有的 HERVK 轉座子,竟是胚胎早期發育的「開關」。

他們觀察到,HERVK 在囊胚內細胞團(未來發育成胎兒的部分)裡很活躍。要是抑制它的表達,幹細胞就沒法形成類囊胚。

進一步研究發現,有個人類特有的 HERVK 插入到 ZNF729 基因附近,像「助推器」一樣增強該基因表達。

ZNF729 能調控數百個胚胎發育相關基因,在人類胚胎幹細胞裡活性遠高於獼猴和黑猩猩,正是靠了這個 HERVK 的幫助。

斯坦福大學醫學院團隊用人类诱导多能幹細胞構建類囊胚模型,在《自然》期刊發表了重要發現:人類特有的 HERVK 轉座子,竟是胚胎早期發育的「開關」。(示意圖來源:pixabay)

這些遠古病毒遺跡的貢獻還不止於此。

它們能提供 32 萬個轉錄因子結合位點,當基因表達的「啟動器」「增強器」。

還演化出合胞素 - 1、合胞素 - 2 這樣的功能基因,在胎盤形成中幫大忙,讓胎兒能順利從母體获取營養。

不過它們也有「調皮」的時候,一旦異常激活,可能引發癌症、阿爾茨海默症等 100 多種疾病。

如今,這些遠古病毒 DNA 早已和人類基因組融為一體,從曾經的「入侵者」變成了人類進化的「合伙人」。

隨著研究深入,它們或許還能成為疾病治療的新靶點,繼續為人類健康「出力」。

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