我們的DNA庫中有很大一部分是由長期被視為“垃圾DNA”的非編碼基因組成的。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)表明，這些DNA片段在哺乳動物中實際上有很多用途。
在我們的細胞核中，一些物質(zhì)幫助我們形成 DNA 分子的結構，而另一些物質(zhì)則參與基因調(diào)控?，F(xiàn)在，在有袋動物的基因組中，澳大利亞新南威爾士大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了這些非編碼指令的另一個潛在用途。
一些曾被認為是“垃圾”的DNA基因序列，或來自被我們遺忘已久的病毒祖先。當病毒感染你的時候，它有可能會在你的DNA中留下自己的一部分基因序列物質(zhì)，如果這發(fā)生在卵子或精子中，它就會被代代相傳。這些被稱為內(nèi)源性病毒元素（EVEs）。
在人類體內(nèi)，病毒DNA的碎片我們基因組的8%，他們可以通過我們的進化史提供病毒感染的記錄，比如基因記憶。古昆蟲學家艾瑪·哈丁表示：“保留這些病毒的DNA碎片是有原因的，在人類數(shù)百萬年的進化過程中，我們認為所有的DNA都會發(fā)生變化，然而，這些DNA'化石’卻保存了下來，并保持了完整?！?/p>
為了找出原因，哈丁教授和他的同事在13種有袋類動物的基因組中尋找內(nèi)源性病毒元素，包括塔瑪小袋鼠（the tammar wallaby ）、塔斯馬尼亞惡魔或袋獾（Tasmanian devil）、脂尾袋鼬（fat-tailed dunnarts）等，他們從三種哺乳動物的DNA中發(fā)現(xiàn)了內(nèi)源性病毒元素。
哈丁說：“我發(fā)現(xiàn)的一種病毒來自博爾納病毒科，這種病毒第一次進入這種動物的DNA是在恐龍時代，當時南美洲和澳大利亞的陸地還在一起?！辈柤{病毒科存在于美國的負鼠和澳大利亞的有袋類動物中。
博爾納病毒科尤其普遍，與在鳥類和爬行動物中發(fā)現(xiàn)的類似病毒化石關系更密切，而不是像在我們這樣的胎盤哺乳動物中看到的病毒化石。哈丁解釋說：“博爾納病毒科病毒此前被認為是在1億年前進化而來的。但我在我們觀察的幾乎所有有袋動物的DNA中的發(fā)現(xiàn)表明，它至少有1.6億年的歷史?！?/p>
哺乳動物中攜帶著遠古病毒的“垃圾”DNA片段，可能擁有重要用途，令人驚訝的是，這些古老的病毒片段仍然被轉錄成RNA。通常在細胞中，RNA轉錄起蛋白質(zhì)模板的作用。但在這種情況下，它們沒有被翻譯，有效地使它們成為非編碼RNA。但這并不意味著他們就沒用了。非編碼RNA用于許多細胞功能，包括調(diào)節(jié)其他基因中的RNA轉錄。
值得注意的是，我們也知道這種類型的RNA用于許多細胞功能，包括調(diào)節(jié)RNA的生成，它還有助于植物和無脊椎動物抵御病毒的免疫防御。蝙蝠也有大量的化石病毒碎片，眾所周知，它們攜帶的致命病毒會殺死大多數(shù)其他哺乳動物，但它們卻不幸地存活了下來。
更詳細地觀察考拉，研究人員發(fā)現(xiàn)一些內(nèi)源性病毒元素，確實被轉錄成小RNA分子，這些小RNA分子在無脊椎動物中具有抗病毒作用。哈丁教授和他的同事在《澳大利亞微生物學》雜志上寫道：“這表明，這種RNA防御系統(tǒng)具有誘人的可能性，此前人們認為，這種防御系統(tǒng)在哺乳動物中被拋棄，取而代之的是干擾素系統(tǒng)，但它仍然活躍，保護有袋動物的細胞?！?/p>
由于有袋動物的大部分發(fā)育時間都是在母親的育兒袋中度過的，有些動物甚至在骨骼發(fā)育之前就出生了，更不用說完全發(fā)揮功能的免疫系統(tǒng)了。因此，研究小組懷疑，這種抗病毒防御可能對育兒袋至關重要。
哈丁教授說道：“這可能是一種類似于疫苗接種的機制，但會代代相傳。通過保存病毒化石，細胞對未來的感染具有免疫力。如果我們能證明它發(fā)生在有袋類動物身上，那么它也可能發(fā)生在其他動物身上，包括人類?！?/p>
