我們的記憶可能源自一種古老的病毒
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幾十年來，人類記憶的作用機理一直困擾著神經科學家們。事實證明，這是一個非常複雜的過程，涉及多個大腦系統。在分子水平上也不太好解釋記憶的機理，在大腦內部，蛋白質的作用時間不會超過幾分鐘。然而，我們的記憶卻可以持續一生。
最近，來自猶他大學、哥本哈根大學和英國 MRC 分子生物學實驗室的研究人員進行了國際合作，發現了一種叫做 Arc 的蛋白質的奇特之處。他們發現Arc對長期記憶的形成至關重要，而且Arc在某些方面與病毒十分相似。他們的發現被發表在《細胞》雜誌上。
研究人員在論文中寫道：「神經元基因Arc對哺乳動物大腦的長期信息存儲至關重要，它調節了各種形式的突觸可塑性，並且與神經發育障礙有關。不過，對於 Arc 的分子功能和進化起源，我們還是知之甚少」。這些研究人員認為，是幾億年前發生的偶然相遇導致了如今Arc蛋白在我們記憶功能中所起到的核心地位。來自猶他大學的神經生物學助理教授Jason Shepherd領導了這項研究項目，在過去的15年里，他一直致力於對Arc蛋白的研究。
Shepherd博士在一次新聞發布會上說：「當時，我們對 Arc的分子功能和進化史知之甚少。說實話，我幾乎要對這種蛋白質失去興趣了。但是在看到Arc的衣殼之後，我就知道我們發現了一些有趣的東西」。通過電子顯微鏡，Shepherd和他的同事們仔細研究了這種蛋白質。他們從拍攝的照片中認識到，Arc蛋白自我組裝的方式看起來很像 HIV 逆轉錄病毒的運作方式。研究人員對此感到十分好奇：居然有蛋白質可以像病毒一樣起作用，並以此作為神經元交流的平台。他們認為，Arc蛋白的作用就是打開一扇「窗戶」，讓記憶凝固。如果沒有 Arc，「窗戶」就無法打開。
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現在，Shepherd和他的同事們相信：3.5億到4億年前，逆轉錄病毒的祖先，將它的遺傳物質注入了一種陸基四肢動物。這導致了Arc蛋白的發展，也使得它如今在我們的大腦中起作用。Shepherd和他的同事們發現Arc的行為就像一個病毒性的衣殼：衣殼是一種堅硬且內部中空的外殼，攜帶著病毒的遺傳信息。病毒利用衣殼將其遺傳物質從一個細胞傳播到另一個細胞，從而導致宿主感染。Arc是如何模擬這個過程的呢？它會封裝自己的RNA，以便將其從一個神經元傳遞到另一個神經元。博士後研究員Elissa Pastuzyn在新聞發布會上說道：「我們進行了各種各樣的研究，知道 Arc 在很多方面都很特別。但當我們發現Arc能夠調節細胞間RNA的傳遞時，我們被震驚了，我們所知道的其它非病毒性蛋白質都不會以這種方式發揮作用」。
這項研究正在改變我們對進化的看法。也許進化不是隨機突變，而是生物體互相借用基因以獲得發展。為了驗證這個理論，Shepherd和他的同事們設計了一系列的實驗來觀察 Arc 是否像病毒一樣運作。首先，他們讓Arc複製了包含其mRNA的衣殼。然後，他們把這些衣殼置於含有小鼠神經元的培養皿里。在培養皿里，他們發現Arc將其mRNA傳遞到一個又一個的細胞中。
本文譯自 bigthink，由譯者 Lough 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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