病毒進化竟是人類胚胎發育關鍵

科技日報北京1月24日電 （記者張夢然）所有動物的進化都要歸功于數億年前某些病毒感染了原始生物。病毒遺傳物質被整合到第一個多細胞生物的基因組中，至今仍然存在于人類DNA中。在新一期《科學進展》雜志上，西班牙國家癌癥研究中心科學家首次描述了這些病毒在對人類發育至關重要的生命過程中所發揮的作用。

該過程發生在受精后幾個小時：當卵母細胞從兩個細胞變成四個細胞時，就具有多能性。在這一步之前，胚胎的兩個細胞都是全能的，即它可在一個獨立的生物體內發育；下一階段的四個細胞不是全能的，而是多能的，因為它們可分化成身體任何特殊組織的細胞。

來自“內源性逆轉錄病毒”的遺傳物質，被整合到生物體的基因組中，這些生物體或是寒武紀生物多樣性爆發的驅動因素。在過去的十年中，人們發現這些病毒的基因序列至少占人類基因組的8%—10%。這些病毒殘留物一度被認為是垃圾DNA。然而，近年來科學家開始意識到這些與人類共同進化了數百萬年的逆轉錄病毒具有重要功能，例如，調節基因。

新研究表明，一種MERVL內源性逆轉錄病毒決定了胚胎發育的速度，特別是在從全能性向多能性轉變的特定步驟中。研究人員發現了一種新機制，可解釋內源性逆轉錄病毒如何直接控制多能性因子。

這種新機制涉及URI基因。多年前人們發現，如果實驗動物體內的URI被刪除，胚胎甚至無法發育。新研究表明，URI的功能之一是使獲得多能性所必需的分子發揮作用。如果URI不發揮作用，多能性因子也不發揮作用。事實證明，一種內源性逆轉錄病毒蛋白MERVL-gag，可調節URI的作用。

研究發現，在全能期，當卵母細胞中只有兩個細胞時，MERVL-gag病毒蛋白的表達量很高。這種蛋白質與URI結合并阻止其發揮作用。然而，隨著MERVL-gag病毒蛋白的水平下降，URI開始發揮作用，從而呈現多能性。

這項新研究最關鍵之處在于，揭示了內源性逆轉錄病毒與其宿主細胞的共生進化，保證了早期胚胎發育的順利展開。換句話說，病毒蛋白、URI和多能性因子之間的三向關系得到了精細調節，以便胚胎有足夠的時間來調整，協調了胚胎發育過程中從全能性到多能性的平穩過渡。也正是這一切，讓這部偉大的組織和器官細胞發育史更加規范。