Πώς οι αρχαίοι ιοί διαμόρφωσαν την εξέλιξη του ανθρώπινου εγκεφάλου

Η κατανόηση της εξέλιξης του ανθρώπινου εγκεφάλου βασίζεται στη σύγκριση του γονιδιώματος του ανθρώπου με αυτό των στενότερων εξελικτικών συγγενών του, όπως οι χιμπατζήδες. Ερευνητές ανακάλυψαν ότι μια οικογένεια ενδογενών ρετροϊών (PTERV1) επηρέασε τη διαμόρφωση του εγκεφάλου στους πιθήκους, ενώ απουσιάζει από το ανθρώπινο γονιδίωμα.

Ο Human brain αποτελεί το κεντρικό όργανο του νευρικού συστήματος και διαθέτει τον μεγαλύτερο και πολυπλοκότερο εγκέφαλο μεταξύ των πρωτευόντων, με ιδιαίτερα ανεπτυγμένο νεοφλοιό. Η νέα ανακάλυψη προσφέρει έναν μηχανισμό που εξηγεί πώς οι γονιδιακές διαφορές οδήγησαν στην αυξημένη συνδεσιμότητα των νευρώνων στον άνθρωπο.

Η απουσία των εν λόγω ρετροϊών από τον άνθρωπο επέτρεψε στο γονίδιο LINC00662 να παραμείνει ενεργό κατά τη διάρκεια της εγκεφαλικής ανάπτυξης, επηρεάζοντας θετικά τη νευρωνική ωρίμανση και την εξέλιξη του εγκεφαλικού ιστού.

Ο ρόλος των ενδογενών ρετροϊών PTERV1 στην εγκεφαλική ανάπτυξη

Οι ενδογενείς ρετροϊοί είναι λοιμώδεις παράγοντες που μπορούν να εισχωρήσουν στο γονιδίωμα του ξενιστή τους και να ενσωματώσουν αντίγραφα του γενετικού τους υλικού. Στη συγκεκριμένη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances από ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Lund, εντοπίστηκε η οικογένεια ρετροϊών PTERV1.

Αυτοί οι ιοί βρίσκονται σε αφθονία στους χιμπατζήδες, τους γορίλες και τους μπονόμπο, αλλά απουσιάζουν πλήρως από το ανθρώπινο γονιδίωμα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι λοιμώξεις συνέβησαν στους προγόνους των αφρικανικών πιθήκων πριν από 5 έως 7 εκατομμύρια χρόνια. Οι ανθρώπινοι πρόγονοι είτε δεν ζούσαν στο ίδιο περιβάλλον είτε διέθεταν ανοσία στη συγκεκριμένη λοίμωξη.

Πώς το γονίδιο LINC00662 διαφοροποιεί τον ανθρώπινο εγκέφαλο

Η διαφορά στην παρουσία του PTERV1 έχει άμεση επίπτωση στη λειτουργία των γονιδίων που ελέγχουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Στους χιμπατζήδες, οι ενθέσεις του ρετροϊού στο χρωμόσωμα 19 σιγάζουν το γονίδιο LINC00662. Αντίθετα, στον άνθρωπο το γονίδιο αυτό παραμένει ενεργό.

Η ενεργότητα του LINC00662 επηρεάζει τη νευρωνική ωρίμανση και την ανάπτυξη των νευρικών αποφυάδων. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος, και ειδικότερα ο φλοιός του, χαρακτηρίζεται από αυξημένο αριθμό νευρώνων και μεγαλύτερη συναπτική συνδεσιμότητα, προσφέροντας μοναδικές γνωστικές ικανότητες σε σύγκριση με τους πλησιέστερους εξελικτικούς συγγενείς μας.

Χρήση εγκεφαλικών οργανοειδών στη σύγχρονη ερευνητική μεθοδολογία

Για την αποκάλυψη αυτού του μηχανισμού, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν εγκεφαλικά οργανοειδή ανθρώπου και χιμπατζή. Τα οργανοειδή αυτά είναι μικρογραφίες συστάδων νευρώνων που καλλιεργούνται στο εργαστήριο από βλαστοκύτταρα και μπορούν να προσομοιώσουν πτυχές της εγκεφαλικής ανάπτυξης.

Μέσω αυτής της τεχνολογίας, κατέστη εφικτό να συγκριθεί η γονιδιακή έκφραση στα πρώιμα στάδια ανάπτυξης και να διαπιστωθεί η επίδραση των ρετροϊκών ενθέσεων στη διαφοροποίηση των δύο ειδών.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι οι ενδογενείς ρετροϊοί PTERV1;

Είναι μια οικογένεια ρετροϊών που ενσωματώθηκαν στο γονιδίωμα των πιθήκων πριν από 5-7 εκατομμύρια χρόνια, επηρεάζοντας τη γονιδιακή έκφραση κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου τους.

Γιατί οι άνθρωποι δεν διαθέτουν τις ενθέσεις του ρετροϊού PTERV1;

Οι ερευνητές υποθέτουν ότι οι πρόγονοι του ανθρώπου είτε δεν ζούσαν στην ίδια περιοχή κατά το ξέσπασμα της λοίμωξης είτε είχαν φυσική ανοσία στον συγκεκριμένο ιο.