W ewolucyjnej biografii ludzkiego genomu znajduje się wiele skomplikowanych rozdziałów, jednak wyniki badań opublikowane właśnie w czasopiśmie „Science” brzmią niemal jak science fiction. Międzynarodowy zespół badaczy z Cornell University opisał przypadek, w którym fragmenty ludzkiego genu BC200 trafiły do DNA wirusa Molluscum contagiosum – powszechnego patogenu wywołującego niegroźne, lecz uciążliwe zmiany skórne. Jak to się stało i dlaczego akurat gen z mózgu pojawił się w wirusie atakującym skórę?
WIDEO…
BC200: genetyczny autostopowicz sprzed milionów lat
Aby zrozumieć, w jaki sposób fragment ludzkiego genu znalazł się w patogenie atakującym skórę, należy najpierw przyjrzeć się samej naturze genu BC200. W przeciwieństwie do większości znanych genów, które służą komórkom jako matryca do produkcji białek, BC200 działa inaczej – koduje krótką cząsteczkę RNA, wywierającą istotny wpływ na regulację syntezy białek w neuronach. Choć jest obecny w DNA każdej komórki ciała, steruje procesami w neuronach, dlatego właśnie mówimy w tym przypadku, w pewnym uproszczeniu, o „genie z mózgu”.
Korzenie BC200 sięgają około 35–55 milionów lat wstecz, kiedy u wspólnego przodka dzisiejszych małp pojawiły się tzw. transpozony, czyli „wędrujące geny”. W toku ewolucji, około 40 milionów lat temu, BC200 został uwięziony i zaprzęgnięty do pełnienia konkretnej roli w układzie nerwowym. Zazwyczaj przysposobienie skaczącego genu do stałej pracy w organizmie wiąże się z utratą jego pierwotnej mobilności. Jednak BC200 okazał się ewolucyjnym wyjątkiem od reguły, zachowując zdolność do tworzenia nowych kopii i wędrowania po genomie. I zawędrował bardzo daleko, bo aż do wnętrza wirusa.
Dwa odrębne skoki przez barierę gatunkową
Przełomowe odkrycie w genomie wirusa Molluscum contagiosum nie było dziełem przypadku, lecz wynikiem skrupulatnego przeszukiwania baz danych wirusowego DNA właśnie pod kątem obecności mobilnych elementów genetycznych. Badacze ze zdumieniem odnotowali, że w kodzie patogenu obecne są dwa odrębne fragmenty wywodzące się z BC200. Szczegółowe analizy filogenetyczne wykazały, że nie mamy do czynienia z pojedynczą wstawką, która uległa powieleniu wewnątrz wirusa, lecz z dwoma niezależnymi incydentami transferu.
Ta niezwykła międzygatunkowa podróż najprawdopodobniej przebiegła przy wsparciu ze strony innego transpozonu, o nazwie LINE-1. Ponieważ sam gen BC200 nie posiada własnego aparatu molekularnego pozwalającego na wycięcie i wklejenie się w nowe miejsce, wykorzystał on jako „pojazd” enzymy wyprodukowane przez LINE-1, które potrafią przepisywać RNA na DNA i wbudowywać je w zupełnie obcy genom.
Badanie to wpisuje się w serię odkryć wiążących ewolucję ludzkiego mózgu z wirusami. Pisaliśmy już m.in. o odkryciu, że mielina – kluczowa tkanka osłaniająca neurony – pochodzi prawdopodobnie od prehistorycznych wirusów. Wymiana fragmentów kodu genetycznego między wirusami a zwierzętami ma długą historię i zachodziła w obie strony.
Geny skaczą z wirusów na ludzi i odwrotnie
Fakt, że wirus włączył do swojego genomu fragmenty ludzkiego genu, nie oznacza, iż stał się on dla nas bardziej niebezpieczny. Ekspresja genu BC200, choć zachodzi głównie w neuronach, zdarza się w ograniczonym stopniu także w skórze, którą atakuje Molluscum contagiosum. Nie ma tu więc żadnych niespodzianek ani powodu do niepokoju. Jeśli można tak stwierdzić w tym przypadku, wszystko jest na swoim miejscu.
Naukowcy zbadali też genomy ponad 900 osób. Potwierdzili, że BC200 nadal aktywnie „skacze” w naszych własnych ciałach, tworząc unikatowe warianty wstawek obecne tylko u pojedynczych ludzi. Odkrycie to pokazuje, że granica pomiędzy funkcjonalnym kodem genetycznym komórki a samolubnym, mobilnym DNA jest znacznie bardziej elastyczna, niż dotychczas przypuszczano. Wirusy i komórki gospodarza od milionów lat prowadzą nieustanny dialog, w którym wymiana fragmentów instrukcji genetycznych pozostaje jednym z najbardziej fascynujących i wciąż nie do końca poznanych mechanizmów ewolucyjnych.
Źródło: Science
