北京
病毒小到肉眼不可见，却可能参与塑造了人类与黑猩猩大脑之间最显著的差异。数百万年前，一种病毒把自身的DNA留在了某种非洲猿的基因组里，这段遗传物质一路留存到今天的黑猩猩身上。研究人员在10月23日的《科学进展》上报告，这些远古感染的"幽灵"似乎会影响与神经元发育相关的基因，或许有助于解释人类与黑猩猩的大脑为何最终走向不同。
与黑猩猩近亲相比，人类大脑的体积是它们的三倍，认知能力也更强。但瑞典隆德大学的神经科学家约翰·雅各布松指出，"它们大多数制造蛋白质的基因都非常相似"。既然基因编码本身没有巨大差异，雅各布松和同事决定转向人类与黑猩猩基因组中控制基因何时、何地开启或关闭的部分。
基因调控的变化可以来自病毒。一类被称为逆转录病毒的病毒会把自身DNA插入宿主基因组，命令宿主细胞制造更多病毒。但这些寄生性的DNA片段在感染结束后仍能长期留存。如果这种情况发生在生殖细胞中，病毒DNA就会随宿主DNA一起传给后代。
这些残留片段被称为内源性逆转录病毒，它们不再编码产生具有感染性的病毒，却可能对宿主生物学产生重大影响——尤其是当它们在基因组中大量复制自身时。它们确实这么做了：这类病毒残余至少占人类和黑猩猩基因组的8%。更广泛地说，这些DNA残留物已被与一些重大演化事件联系起来，例如哺乳动物胎盘的演化。
雅各布松团队聚焦于黑猩猩身上一段特定的病毒遗迹。这段残留来自500万至700万年前某种非洲猿祖先的一次感染。在黑猩猩体内，这段病毒DNA把自己插进了基因组的158个不同位置。奇怪的是，它在人类身上完全缺席，原因至今不明。
研究人员想知道，这个特定的病原体"脚印"可能如何影响黑猩猩的大脑，并与人类作对比。他们使用黑猩猩干细胞，通过CRISPR基因编辑技术精确切除病毒DNA。病毒DNA一旦消失，附近一个名为LINC00662的基因——在黑猩猩中通常处于沉默状态——就被开启，制造出团队能够检测到的RNA。这与人类脑细胞中的正常状态一致：在人类细胞里，LINC00662是活跃的。团队还用CRISPR关闭了人类细胞中的LINC00662，使其复现黑猩猩中的沉默状态。
当LINC00662在黑猩猩或人类细胞中活跃时，研究人员注意到其他可能对大脑发育重要的基因活性提升，例如参与神经元发育与成熟、以及建立新神经连接的基因。目前尚不清楚病毒DNA关闭这一大脑基因网络，究竟如何影响了黑猩猩大脑的生物学。但雅各布松表示，这一遗传差异可能促成了人类与黑猩猩大脑演化方式的分歧。
雅各布松说："我们的发现展示了一种途径，一段远古病毒DNA插入如何在人类和黑猩猩中造成一个基因调控方式的持久差异。"他同时表示，其他遗传和环境变化也可能参与了这个谜题。
此前，研究人员曾寄望于DNA中的单字母替换来解释人类与黑猩猩大脑在演化中如何分道扬镳。但这项新研究强调，生物还可以通过其他方式积累基因组变化，未参与该研究的意大利帕多瓦大学演化生物学家乔治娅·莫代尼尼说。
英国牛津布鲁克斯大学的演化遗传学家拉温德·坎达认为，研究人员令人信服地证明了这些特定的病毒残留影响了人类与黑猩猩神经元之间的发育差异。"这一点他们绝对证明了。至于能走多远，我认为我们还不能完全断言。"
坎达说，可能还有其他基因活动调控机制参与其中，也可能这个特定的远古"拉杆"只代表了塑造大脑发育的病毒残留中的一小部分。"我认为还有许许多多逆转录病毒有待发现，目前我们只是触及了冰山一角。"
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