億萬年前，當時脊椎動物剛開始爬上陸地的時候，一個這樣的生物就被病毒感染了。它是一種逆轉病毒，能夠將其基因侵入到對方的DNA中。他們被傳給了這個動物的下一代。當這些病毒基因經過幾代人后，他們就從單純的“偷渡者”進入宿主的重要部分生物學。
一個這樣的基因叫ARC。它活躍在神經元中，在大腦中起著至關重要的作用。一只天生沒有弧菌的老鼠無法學習或形成新的長期記憶。如果在迷宮里找到奶酪，第二天就會完全忘記正確的路線。來自猶太大學的Jason Shepherd說：“他們似乎無法做出反應或適應環境的變化。“弧菌是非常關鍵的轉導的信息從這些經驗在大腦的變化。”
網絡配圖
Shepherd的團隊已經表明，弧菌是一個被病毒感染過的基因。它制造蛋白質，組裝成空心球體，在顯微鏡下看起來很像病毒。神經元可以利用這些膠囊將遺傳物質傳遞給其他神經元。Shepherd說：“我們的腦細胞正在制造自己的病毒來感染其他的腦細胞，這并不完全是事實，但也沒有那么遙遠。”。當一個人從新的經驗中學習，當他們形成新的記憶，當他們的大腦適應他們周圍的世界時，所有這些都發生在一個被馴化的病毒的幫助下。
盡管ARC很重要，但它一直是一個很難研究的基因。科學家們經常找出不尋常的基因做比較他們熟悉的特征相似但電弧是獨一無二的。其他哺乳動物也有自己的弧形，鳥類、爬行動物和兩棲動物也一樣。但在每種動物中，ARC似乎是獨一無二的——沒有其他基因能像它一樣。Shepherd的研究小組發現，這些弧基因類似于魚類的一組基因，也是起源于古馴化病毒。這種相似性幫助球隊敲定弧的血統：它起源于病毒基因的逆轉錄病毒如HIV Gag、使用構建蛋白質殼，附上自己的遺傳物質。
其他科學家以前也注意到了這種相似性。2006，一個團隊尋找人類基因，看起來像插科打諢。Shepherd說：“作為神經科學家，我們從來沒有看過基因組文件，所以它很晚才被我們發現”。
他的研究小組證實ARC的驚人起源故事，當他們在一個強大的顯微鏡下觀察ARC蛋白質，看到空心球殼。當時研究小組發現這些不明的東西后，Shepherd告訴他們他教科書上的HIV圖片，當研究員向艾滋病專家展示這些圖片時，他們證實了他的懷疑。坦率地說，這是一個巨大的驚喜。Shepherd說：“這是一種大腦基因，它能制造出看起來像病毒的東西。”。
當基因被激活時，DNA中編碼的指令首先轉錄到一個叫做RNA的相關分子中。Shepherd的同事Elissa Pastuzyn表明電弧殼可以附上RNA，將其從一個神經元到另一個。
網絡配圖
直到現在，我們還不知道。“為什么神經元要這么做？”Shepherd說。“我們不知道。”一種潛在的可能性是神經元利用電弧（和它的貨物）相互影響。一個細胞可以利用ARC傳遞RNA，改變鄰近細胞激活的基因。Shepherd說：“這與病毒改變細胞狀態以形成自己的基因非常相似。”。
他說：“我們現在面臨的問題比開始時還要多。”。“RNA是什么？”弧殼攜帶的信號是什么？當神經元釋放弧時，它能走多遠？也許更重要的是，這些都是如何影響大腦的呢？如果團隊阻止神經元釋放弧，那如何影響動物學習或形成新記憶的能力？
好像這還不夠奇怪，其他動物似乎獨立進化出了自己的ARC版本。果蠅有弧的基因，和Shepherd的同事Cedric Feschotte則表明這些來自引起我們自己的同一群病毒。但是這兩種病毒分別在兩個相隔數百萬年的事件中獨立地滲入了蒼蠅和退化動物的DNA。然而，它們最后都產生了相似的基因。
相關新聞