北京
病毒小到肉眼看不见，却可能在人类和黑猩猩的大脑之间，留下过一道深刻的痕迹。研究人员在《科学进展》（Science Advances）上报告说，数百万年前，一种病毒把DNA留在了某种非洲猿的基因组里，这段遗传物质一直留到了今天的黑猩猩身上。这些"感染留下的幽灵"似乎会影响与神经元发育有关的基因，或许有助于解释人类和黑猩猩的大脑为何最终变得如此不同。
和黑猩猩亲戚相比，人类的大脑体积是它们的三倍，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（Johan Jakobsson）说，"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去看人类和黑猩猩基因组中控制基因何时、何地开启或关闭的那部分。
基因调控的变化，可能来自病毒。一类叫逆转录病毒的病毒会把自己的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片段在感染结束后可以长期留存。如果这发生在生殖细胞里，病毒DNA就会随宿主的DNA一起传给后代。
这些残留片段被称为内源性逆转录病毒，它们不再编码产生有感染性的病毒，却可能对宿主的生物学产生很大影响——尤其是当它们在基因组里不断复制自己的时候。而它们确实这么做了。这类病毒残留至少占人类和黑猩猩基因组的8%。更广泛地说，这些DNA遗留物曾与一些重大演化事件联系在一起，比如哺乳动物胎盘的演化。
雅各布松和同事把目光聚焦在黑猩猩身上一段特定的病毒遗迹。这段遗留物来自大约500万到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，人类身上却没有它。原因目前仍不清楚。
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。他们用黑猩猩干细胞开展工作，借助CRISPR——一种能对DNA做精确、靶向切割的基因编辑技术——移除了这段病毒DNA。病毒DNA一旦消失，附近一个叫LINC00662的基因就开启了，这个基因在黑猩猩中通常处于沉默状态，开启后制造出的RNA可以被团队检测到。这与人类脑细胞中的正常情况一致：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，使其与黑猩猩中看到的沉默状态一致。
当LINC00662在黑猩猩或人类细胞中活跃时，研究人员注意到其他一些可能对大脑发育很重要的基因活性提升——比如参与神经元发育和成熟、以及建立新的神经连接的基因。目前还不清楚，病毒DNA对这个大脑基因网络的关闭，究竟如何影响了黑猩猩大脑的生物学。不过雅各布松说，这一遗传差异可能促成了人类和黑猩猩大脑演化方式的分道扬镳。
"我们的发现展示了古代病毒DNA插入的一种方式，它可以在人类和黑猩猩之间，对一个基因的调控方式造成持久的差异，"雅各布松说。他还表示，其他遗传和环境变化也可能参与了这个谜题。
研究人员过去曾寄望于DNA中的单字母替换，来解释人类和黑猩猩的大脑在演化中如何渐行渐远。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，意大利帕多瓦大学的演化生物学家乔治娅·莫代尼尼（Giorgia Modenini）说，她没有参与这项研究。
英国牛津布鲁克斯大学的演化遗传学家拉温德·坎达（Ravinder Kanda）说，研究人员令人信服地展示了这些特定的病毒遗留物影响了人类和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，我认为我们还说不准。"
坎达说，可能还有其他控制基因活性的机制参与其中，也可能这个特定的"古老扳杆者"只代表了塑造大脑发育的病毒遗留物中的一小片。"我认为还有非常非常多的逆转录病毒有待发现，目前我们只是触及了冰山一角。"
换句话说，人类与黑猩猩之间那道三倍大的脑容量鸿沟，答案也许不只写在基因的字母里，还写在那些被病毒悄悄插进基因组的旧片段里——而它们究竟能解释多少，眼下还没有定论。
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