Sekėjai

Ieškoti šiame dienoraštyje

2020 m. rugpjūčio 24 d., pirmadienis

How is your wonderful brain formed?

 

"As well as containing lots of semi-decrepit retroviruses that can be stripped for parts, the human genome also holds a great many copies of a "retrotransposon" called LINE-1. This a piece of DNA with a surprisingly virus-like way of life; it is thought by some biologists to have, like ERVs, a viral origin. In its full form, LINE-1 is a 6,000-letter sequence of DNA which describes a "reverse transcriptase" of the sort that retroviruses use to make DNA from their RNA genomes. When LINE-1 is transcribed into an mRNA and that mRNA subsequently translated to make proteins, the reverse transcriptase thus created immediately sets to work on the mRNA used to create it, using it as the template for a new piece of DNA which is then inserted back into the genome. That new piece of DNA is in principle identical to the piece that acted as the mRNA's original template. The LINE-1 element has made a copy of itself.

In the 100m years or so that this has been going on in humans and the species from which they are descended the LINE-1 element has managed to pepper the genome with a staggering 500,000 copies of itself. All told, 17% of the human genome is taken up by these copies--twice as much as by the ERVs.

Most of the copies are severely truncated and incapable of copying themselves further. But some still have the knack, and this capability may be being put to good use. Fred Gage and his colleagues at the Salk Institute for Biological Studies, in San Diego, argue that LINE-1 elements have an important role in the development of the brain. In 2005 Dr Gage discovered that in mouse embryos--specifically, in the brains of those embryos--about 3,000 LINE-1 elements are still able to operate as retrotransposons, putting new copies of themselves into the genome of a cell and thus of all its descendants.

Brains develop through proliferation followed by pruning. First, nerve cells multiply pell-mell; then the cell-suicide process that makes complex life possible prunes them back in a way that looks a lot like natural selection. Dr Gage suspects that the movement of LINE-1 transposons provides the variety in the cell population needed for this selection process. Choosing between cells with LINE-1 in different places, he thinks, could be a key part of the process from which the eventual neural architecture emerges. What is true in mice is, as he showed in 2009, true in humans, too. He is currently developing a technique for looking at the process in detail by comparing, post mortem, the genomes of different brain cells from single individuals to see if their LINE-1 patterns vary in the ways that his theory would predict."[1]



Thus, Dr. Gage’s brief response is as follows: the diversity of brain cells is created by the different sites of transposon LINE-1 insertion in the genomes of those cells. Natural selection, which preserves only properly functioning cells, uses this diversity to create complex brain structures. That is why you are so smart, my dear.

 

1. "Leaving their mark." The Economist, 22 Aug. 2020, p. 20(US).

Kaip formuojasi Tavo nuostabios smegenys?

 "Žmogaus genome yra ne tik pusiau neryškūs retrovirusai, bet ir daugybė „retrotranspozono“, vadinamo LINE-1, kopijų. Tai DNR gabalas su stebėtinai panašiu į virusą gyvenimo būdu; kai kurie biologai mano, kad jis turi virusinę kilmę. Visa forma „LINE-1“ yra 6 000 raidžių DNR seka, apibūdinanti „atvirkštinę transkriptazę“, kurią retrovirusai naudoja DNR iš savo RNR genomų sudaryti. Kai LINE-1 transkriptuojama į mRNR, o tada mRNR perkeliama į baltymus, tokiu būdu sukurta atvirkštinė transkriptazė iškart pradeda veikti mRNR, kuriai sukurti ji naudojama, panaudojant ją kaip šabloną naujam DNR gabalui, kuris vėliau įdedamas. atgal į genomą. Tas naujas DNR gabalas iš esmės yra identiškas gabalui, kuris veikė kaip originalus mRNR šablonas. Tokiu būdu LINE-1 elementas pats pasidarė kopiją.

Maždaug per 100 milijonų metų., kai tai vyksta žmonėms, LINE-1 elementui pavyko papildyti mūsų genomą su stulbinančiomis 500 000 kopijų. Bendrai tariant, šios kopijos užima 17% žmogaus genomo - dvigubai daugiau nei endogeniniai retrovirusai.
Daugelis
LINE-1 egzempliorių yra labai sutrumpinti ir negali toliau savęs kopijuoti. Tačiau kai kurie vis dar naudojasi šiomis žiniomis. Fredis Gage'as ir jo kolegos iš Salko biologinių tyrimų instituto San Diege tvirtina, kad LINE-1 elementai vaidina svarbų vaidmenį smegenų vystymuisi. 2005 m. daktaras Gage'as atrado, kad pelių embrionuose, konkrečiai tų embrionų smegenyse, apie 3000 LINE-1 elementų vis dar gali veikti, kaip retrotransposonai, įkeliant naujas kopijas į ląstelės genomą, taigi ir į visus tos ląstelės palikuones.

Smegenys vystosi ląstelių proliferacijos būdu, po kurio vyksta ląstelių genėjimas. Pirmiausia nervinės ląstelės dauginasi bet kaip; tada ląstelių savižudybių procesas, dėl kurio įmanomas sudėtingas gyvenimas, nugręžia jas taip, kad šis procesas yra panašus į natūralią atranką. Dr Gage įtaria, kad LINE-1 transpozonų judėjimas suteikia ląstelių populiacijai įvairovę, reikalingą šiam atrankos procesui. Jo manymu, pasirinkimas tarp ląstelių su LINE-1 skirtingose ​​vietose gali būti pagrindinė proceso dalis, iš kurios išplaukia galimoji nervų architektūra. Kaip jis jau parodė, pelėms tai yra tiesa. Tiesa ir žmonėms. Šiuo metu jis kuria metodiką, leidžiančią detaliai pažvelgti į šį procesą, palyginus atskirų asmenų skirtingų smegenų ląstelių genomus, atlikus skrodimą, siekiant išsiaiškinti, ar jų LINE-1 modeliai skiriasi taip, kaip jo teorija galėtų numatyti." [1]

Taigi, trumpas daktaro Gage'o atsakymas yra toks: smegenų ląstelių įvairovę sukuria skirtingos transpozono LINE-1 įsitvirtinimo vietos tų ląstelių genomuose. Natūrali atranka, išsauganti tik tinkamai funkcionuojančias ląsteles, naudoja šią įvairovę sudėtingoms smegenų struktūroms sukurti. Todėl Tu esi toks protingas, mielas Tu mano.



1. "Leaving their mark." The Economist, 22 Aug. 2020, p. 20(US).