리플리 효과 : 자궁 내 외계인 침입자
태반 포유류에서는 미세 조정 된 면역 체계가 침입으로부터 신체를 보호합니다. 외국 단백질의 검출은 거절을 유발합니다. 그러나 모체의 자궁에있는 태아의 유전자의 절반은 아버지로부터 유래하여 많은 특유의 단백질을 생산합니다. 왜 어머니의 몸은이 외계인 존재를 용인합니까? 태아는 면역 거부 반응을 피하면서 면역 반응을 막습니다. 면역학의 아버지 인 피터 메다와 르 (Peter Medawar)는 1953 년이 면역 학적 역설 을 처음으로 지적했다. 그는 태아와 이식 된 "동종 이식편"(조직 또는 전체 장기)을 다른 개인으로부터 직접적으로 평행선을 그리며 과거의 거대한 연구 결과를 자극했다 60 년.
그러나 태아와 이식 사이의 유사성은 지금까지 단지 간다. 산모와 태아 모두 임신에 대한 관심이 많으므로 수용 또는 거부 이상의 것을 필요로합니다. 대신, 태아를 양육하고 가출 침입을 피하는 것 사이에 절충안이 도달했습니다. 모계 – 태아 관계는 태아 세포와 모체 백혈구 사이의 태반에서의 독특한 상호 작용과 긴밀한 협력을 필요로합니다. 그러나 2004 년과 2006 년에 Ashley Moffett와 Charlie Loke가 많은 진보에도 불구하고 면역 학적 역설이 여전히 적절한 해결책을 기다리고 있음이 밝혀졌습니다.
태반의 진화
그들의 이름에서 알 수 있듯이 모든 태아 포유류는 산모와 태아 사이의 주요 경계 역할을하는 잘 발달 된 태반을 가지고 있습니다. 다른 기능을하는 4 개의 태아 막 중에서 가장 바깥 쪽 – 즉 chorion -은 항상 전체 시스템을 둘러 쌉니다. 자궁과 접촉하여 외부 장벽으로 그것은 반드시 어머니의 면역 방어에 저항에 종사. 그러나 태반은 흥미로운 변화를 보여줍니다. 한편으로는 다양한 유형의 스펙트럼이 있습니다. 다른 한편으로, 포유 동물의 각 주요 그룹 (순서)은 일반적으로 조상 조건에 대한 조기 공약을 나타내는 단 하나의 유형으로 특징 지어진다. 1 세기 전 Otto Grosser에 의한 3 가지 기본 태반 유형의 인식은 비 침습적, 보통 침습성 또는 고도의 침습성이라는 가치가 있음이 입증되었습니다. 침윤성 유형과는 달리, 비 침습성 태반에서는 자궁 내부의 붕괴가 발생하지 않습니다. 고도로 침습성 인 태반에서 모체 혈액은 직접 chorion과 접촉합니다. 태반 포유류 명령 중 예를 들자면, 태반은 짝이없는 (artiodactyl) 및 홀수 토 (perissodactyl) 발굽이있는 포유류, 육식 동물 및 코끼리에서 적당히 침습적이며, 설치류 및 토끼에서 매우 침습적입니다. 순서 내의 변이는 보통 보통 또는 고도로 침습적 인 유형을 포함합니다. 그러나 영장류는 놀라운 예외입니다 : lemurs와 lorises의 비 침습성 태반은 Tarsiers와 높은 영장류의 고도로 침윤성 태반과는 완전히 다릅니다.
태반의 진화를 추적하기위한 많은 시도가있었습니다. 수십 년 동안 지배적 인 개념은 산모와 태아 혈액 간의 장벽을 줄이면 교환을 선호하기 때문에 태아의 효율이 높아질수록 침습성이 높아진다는 것입니다. 따라서 비 침습성 태반은 가장 효율적이지 않고 가장 원시적 인 것으로 간주됩니다. 그러나, 나는 오랫동안이 해석이 잘못되었다고 주장 해왔다. 단 한가지 문제점을 지적하기 위해서 : 현재는 하마의 가까운 친척으로 알려져 있으며 돌연변이 체 중첩 된 돌고래는 비효율적 인 비 침습성 태반을 가지고 있지만 특히 큰 뇌의 발달을 포함하여 태아의 빠른 성장을 보여줍니다. 2001 년 이후 태반 포유 동물에 대한 광범위한 기반 DNA 나무가 점점 유용 해짐에 따라 혁명적 인 새로운 합의가 급속하게 나타났다. 네 가지 독립적 인 연구 (내 연구 포함)는 모두 다음 진화에서 훨씬 더 많은 변화가 필요할 것이기 때문에 비 침습적 조상 태반이 매우 희박하다고 결론 지었다. 조상 태반 포유 동물의 적당히 침습적 인 조건은 진화 적 변화가 가장 적다. 대체 태반 유형의 진화에 대한 설명은 자궁 침범과 면역 방벽 극복 사이의 절충안에 놓여 있어야한다고 결론을 내렸다.
게놈의 버그
원래 세포핵의 DNA는 특정 단백질을 암호화하는 긴 유전자 서열로 구성되어 있다고 생각했습니다. 놀랍게도, 포유류 DNA는 주로 "정크 DNA"라고 불리는 비 코딩 서열로 이루어져 있으며, 그 대부분은 알려진 기능이 없기 때문에 점차적으로 나타났다. 예를 들어, 인간 게놈에서 DNA 서열의 1 %만이 약 25,000 개의 유전자를 코딩하고, 또 다른 7 %는 어떤 식 으로든 유전자 기능과 관련 될 수 있습니다. 나머지 92 % 중 "점핑 유전자"(이동성 요소)는 인간 게놈의 거의 절반을 구성하고, 약 6 분의 1은 주로 비활성 레트로 바이러스에서 파생됩니다. 침입하는 레트로 바이러스는 DNA를 숙주의 게놈에 삽입하며 처음에는 매우 위험 할 수 있습니다. 그러나 숙주 종은 점차적으로 제어를하고 시간이 지남에 따라 삽입 된 서열은 전형적으로 퇴화되어 광범위한 재 배열을 거친다. 가장 최근의 레트로 바이러스 만 손상되지 않고 활동적이며, 에이즈에 책임이있는 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)입니다.
![National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), through National Institutes of Health (NIH) [Public domain, via Wikimedia Commons]](http://img.psy.co/genetics/HIV Virus Structure NIH Rev.jpg "국립 보건원 (NIH)을 통한 알레르기 및 전염병 연구소 (NIAID) [Public domain, Wikimedia Commons via]")
생식선에 들어가는 점핑 유전자는 한 세대에서 다음 세대로 전염됩니다. 그들은 일반적으로 단순한 "유전 기생충"으로 일축하기는하지만 축적 된 증거에 따르면 일부 (특히 레트로 바이러스)가 유익한 기능을 위해 반복적으로 모집되었음을 나타냅니다. 전형적인 레트로 바이러스 게놈은 단지 3 개의 유전자를 포함한다 : 바이러스 껍질 성분의 전구체를 코딩하는 gag 유전자, 바이러스 RNA를 숙주의 게놈에 삽입하기 위해 DNA로 전환 시키는데 필요한 성분의 생산을 조정하는 pol 유전자, 및 단백질 분자를 코딩하는 env 유전자 바이러스 외부 봉투에 내장 진화론 적 시간 동안, 연속적인 레트로 바이러스 증폭은 반복 된 서열의 계열을 생성한다. 희귀 한 경우에는 수백만 년 동안 개별 레트로 바이러스 유전자가 보존되어있는 반면, 나머지 서열은 퇴화되었습니다. 관련 종의 집단에서 레트로 바이러스 기원의 단일 기능 유전자의 보유는 숙주에게 선택적 이점을 나타낸다.
태반에있는 바이러스 성 유전자
주요한 돌파구에서 레트로 바이러스의 env 유전자가 포유류 태반의 핵심 기능을 수행하기 위해 반복적으로 "포착 된"것으로 밝혀졌습니다. 엔테로 단백질을 암호화하는 태반 특이 적 유전자는 각기 다른 레트로 바이러스 계열의 구성원으로부터 유래 된 것으로 여러 다른 그룹에 속하는 포유 동물의 게놈에서 확인되었습니다. 레트로 바이러스의 엔벨로프 단백질은 숙주 세포막과의 융합을 통해 감염되는 동안 필수적인 역할을합니다. 또한 실험 결과에 따르면 이러한 단백질은 숙주의 면역 반응을 억제합니다. Convergent evolution은 여러 포유류 그룹에서 레트로 바이러스 ( syncytin으로 이름을 바꾸었다)의 env 유전자를 " 숙주 (domesticate)"하고 태반에서 융합과 면역 억제의 특성을 이용한다. 더 높은 영장류 중 하나는 syncytin 유전자가 올드 월드 원숭이, 유인원 및 인간에서만 발생하는 반면 다른 하나는 신세계 원숭이에서 발생합니다. 그래서 후자는 아마 모든 고등 영장류의 최초 공통 조상에 이미 존재했을 것이며, 전립선은 올드 월드 지부에서만 나중에 나왔다. 두 유전자에 작용하는 "정화 선택"에 대한 증거는 중요한 기능을 가리 킵니다. 별도의 개발에서 태반의 레트로 바이러스 엔벨로프 단백질을 암호화하는 syncytin 유전자의 포획은 토끼 및 토끼에서 1 회, 육식 동물에서 1 회, 그리고 테렌에서 1 회, 설치류 마우스 그룹에서 두 번 나타났다. 또한, 소에서 기린에 이르기까지 다양한 반추 동물은 – 그러나 다른 유행 종자는 아니지만 – 태반 특이 syncytin 유전자를 가지고 있습니다. artiodactyls은 일반적으로 비 침습성 태반을 가지고 있지만 반추 동물에서는 syncytin 유전자가 매우 제한된 세포 융합 과정에 관여합니다.
태반 포유 동물의 진화 트리를 간략화하여 주요 태반 유형 (파란색 = 비 침습성, 주황색 = 보통 침습성, 빨간색 = 고도 침습성)을 보여줍니다. 거꾸로 된 삼각형은 적어도 6 개의 계통에서 8 개의 독립적 인 syncytin 유전자의 삽입을 나타낸다.
지금까지 확인 된 모든 syncytin 유전자는 태반 포유 동물의 기원 이후 오래 포착되어 초기 조상 상태에 관해서는 알려주지 않았다. 이러한 차이를 극복하기 위해 Lavialle 연구진은 태반 포유 동물의 출현은 원래의 레트로 바이러스 env 유전자의 포획과 함께 새로운 레트로 바이러스에 의한 연속적인 독립적 인 감염 이후 다양한 env 유전자의 포획을 통해 다양한 혈통으로 대체 될 것이라고 제안했다. 논리적 함의는 태반 포유 동물의 게놈에 "잃어버린 syncytin"의 증거가 있어야한다는 것입니다. 예비 증거는 실제로 인간 게놈의 다른 레트로 바이러스 성 봉투 단백질 유전자에서 발견되었다. 이야기를 완성하려면 추가 확인이 필요합니다.
분명히 훨씬 더 많이 발견 할 수 있습니다. 그러나 우리가 이미 알고있는 것은 진화가 작동하는 방식에 대한 깔끔한 그림을 제공합니다. "땜질 (tinkering)"을 통해 기존 물질 (이 경우 바이러스 엔벨로프 유전자)은 새로운 목적으로 변형 될 수 있습니다. 또한, 세포 융합 및 면역 억제를위한 태반에서 "포획 된"바이러스 유전자의 발현과 같이 귀중한 새로운 기능이 생기면 진화론 적 변형이 여러 가지 계통에서 독립적으로 일어날 수 있습니다. 그리고 그 모든 사실이 과학 소설보다 낯설음임을 보여주기 위해갑니다.
참고 문헌
카터, A. (2013) 고대 내생적인 바이러스. Evolving Placenta의 블로그 게시물 : http: //www.placentalevolution.blogspot.ch/2013/08/an-ancient-endogenous-…
Cornelis, G., Vernochet, C., Carradec, Q., Souquere, S., Mulot, B., Catzeflis, F., Nilsson, MA, Menzies, BR, Renfree, MB, Pierron, G., Zeller, U ., Heidmann, O. & Heidmann, T. (2015) 유대류에서의 태반에 대한 레트로 바이러스 엔벨로프 유전자 포획 및 신시 틴 자극. 미국 국립 과학 아카데미 (National Academy of Sciences) 112 : E487-E496의 절차.
Cornelis, G., Vernochet, C., Malicorne, S., Souquere, S., Tzika, AC, Goodman, SM, Catzeflis, F., Robinson, TJ, Milinkovitch, MC, Pierron, G., Heidmann, O. , Dupressoir, A. & Heidmann, T. (2014) 원시적 인 아프로테리아 신전에서 태반을 위해 조상으로 분화 된 포유류 덩굴에서 레트로 바이러스 성 봉투 syncytin 포획. 미국 국립 과학 아카데미 (National Academy of Sciences) 111 : E4332-E4341의 절차.
Lavialle, C., Cornelis, G., Dupressoir, A., Esnault, C., Heidmann, O., Vernochet, C. & Heidmann, T. ( "syncytins"의 고 생물학, retroviral env 유전자 역할을 위해 exapted 태반에. 런던 왕립 학회의 철학적 거래 B 368, Art. 번호 20120507 : 1-10.
Martin, RD (1990). 영원한 기원과 진화 : 계통 발생적인 재건. 뉴저지 : Princeton University Press.
Martin, RD (2008) 영장류의 태반 진화 : 포유류 계통 발생의 함의. 진화 생물학 35 : 125-145.
Medawar, PB (1953) 척추 동물의 viviparity의 진화에 의해 제기 된 면역학 및 내분비학 문제. 실험 생물학을위한 사회 심포지엄 7 : 320-338.
Moffett, A. & Loke, YW (2004) 임신의 면역 역설 : 재평가. 태반 25 : 1-8.
Moffett, A. & Loke, YW (2006) 유테 리아 포유 동물의 태반 면역학. Nature Reviews Immunology 6 : 584-594.
Zimmer, C. (2012) 바이러스에 의해 만들어진 포유류. The Loom의 블로그 게시물 : http://phenomena.nationalgeographic.com/2012/02/14/mammals-made-by-viruses/