Drevni virus u DNK čimpanze utišao je gen koji je aktivan u ljudskom mozgu

Razlika između ljudskog i čimpanzina mozga možda se dijelom krije u ostatku drevne virusne infekcije. Nova studija objavljena u časopisu Science Advances pokazuje da je retrovirus PTERV1, koji je prije nekoliko milijuna godina zarazio pretke čimpanza, ostavio genetski umetak koji danas utišava gen LINC00662. Taj je gen aktivan tijekom ranog razvoja ljudskog mozga.

Nalaz ne znači da je jedan virus stvorio ljudsku inteligenciju niti da postoji jednostavno objašnjenje za razliku između dviju vrsta. On, međutim, pokazuje kako evoluciju mogu oblikovati promjene u regulaciji gena, odnosno u tome kada se određeni gen uključuje ili isključuje. Ljudi i čimpanze dijele velik dio genetskog materijala, ali se njihova tkiva tijekom razvoja ne ponašaju potpuno jednako.

Virusni zapis koji je ostao u genomu

PTERV1 pripada skupini endogenih retrovirusa. Takvi virusi tijekom infekcije umeću svoj genetski materijal u DNA domaćina. Ako se umetak nađe u stanicama iz kojih nastaju spolne stanice, može se prenositi generacijama. S vremenom virus više ne mora biti aktivan, ali njegovi ostaci mogu utjecati na susjedne gene.

Istraživači sa Sveučilišta Lund analizirali su virusne umetke u stanicama i neuralnim organoidima čimpanza. Organoidi su trodimenzionalni laboratorijski modeli koji oponašaju neke značajke ranog razvoja moždanog tkiva. Posebno su proučili umetak PTERV1 na kromosomu 19, u području povezanom s genom LINC00662.

Prema rezultatima, virusni umetak privlači kemijske oznake poznate kao DNA-metilacija. One mogu zbijati kromatin i otežati očitavanje obližnjih uputa iz DNA. U čimpanzinim modelima LINC00662 bio je utišan, dok je u ljudskim organoidima bio aktivan.

Uklanjanje umetka vratilo je aktivnost gena

Kako bi provjerili je li riječ samo o povezanosti, znanstvenici su upotrijebili CRISPR-Cas9 i uklonili virusni slijed iz čimpanzinih induciranih pluripotentnih matičnih stanica. Nakon uklanjanja, aktivnost gena LINC00662 ponovno se pojavila. Taj pokus snažno podupire zaključak da je upravo virusni ostatak jedan od uzroka njegova utišavanja.

Drugi dio istraživanja bavio se mogućom ulogom samog gena. U ljudskim organoidima njegovo je utišavanje smanjilo sazrijevanje živčanih stanica, rast njihovih izdanaka i aktivnost gena povezanih s oblikovanjem neuronskih veza. Ti rezultati upućuju na to da LINC00662 sudjeluje u ranim fazama razvoja neurona i njihovih međusobnih komunikacijskih putova.

Važan trag, ali ne i konačno objašnjenje

Studija ne pokazuje da bi uklanjanje PTERV1 iz odrasle čimpanze povećalo njezin mozak ili promijenilo ponašanje. Razvoj mozga ovisi o velikom broju gena, regulatornih elemenata i okolišnih čimbenika. Organoidi također ne mogu u potpunosti oponašati razvoj cijelog organizma.

Vrijednost rada je u drugome: pokazuje konkretan mehanizam kojim virusni zapis može dugoročno promijeniti aktivnost gena u jednoj evolucijskoj liniji. Istraživači sada žele provjeriti imaju li i drugi retrovirusni ostaci sličnu ulogu. Ako se takvi primjeri pronađu, evolucija ljudskog mozga mogla bi se sve jasnije opisivati ne samo razlikama u genima, nego i razlikama u njihovu uključivanju.