Човешката памет произлиза и функционира като вирус, твърдят учените

Въпросът точно как функционира нашата памет тормози учените от десетилетия. Оказва се, че процесът е изключително сложен и в него участват няколко мозъчни системи. Но как стоят нещата на молекулярно ниво? В мозъка протеините не се задържат повече от няколко минути. Въпреки това нашите спомени могат да си останат в главата ни до смъртта.

Наскоро международен екип от учени от университетите в Юта, Копенхаген и британската Лаборатория по молекулярна биология MRC откриха нещо много странно за протеин, наречен Arc. Той е от изключително значение за складирането на информация в дългосрочната памет. Учените откриват, че притежава способности, много близки до това как даден вирус инфектира своя приемник.

„Невронният ген Arc е изключително важен за съхранението на информация в дългосрочната памет в мозъка на бозайниците, осъществява различни форми на синаптична пластичност и е свързан с разстройствата на нервната система,“ пише в статията, публикувана в научното списание Cell. „За молекулярната функция и еволюционен произход на Arc се знае малко.“

Въз основа на резултатите от проучването, учените смятат, че случайно събитие, случило се преди стотици милиони години, е довело до централната роля на Arc във функционирането на нашата памет днес.

Асистентът по невробиология Джейсън Шепърд от университета в Юта е научен ръководител на проекта. Той е посветил последните 15 години от живота си на проучването.

Посредством електромикроскопия учените проучват протеина отблизо. Те осъзнават, че начинът, по който Аrc се групира, наподобява много начина на функциониране на ретровируса HIV.

Екипът на Шепърд е силно заинтересуван от идеята, че протеинът може да се държи като вирус и да служи като медиатор, чрез който невроните комуникират. Онова, което всъщност прави Arc, е да отваря „прозорец“, чрез който спомените се затвърждават. Без Arc прозорецът не би могъл да се отвори.

Предходни изследвания са показали, че Arc е необходим за образуването на спомени в дълговременната памет. В едно проучване синаптичната пластичност в мозъка на мишки, при които протеинът липсва, е малка и те не могат да си спомнят какво са правили дори 24 часа по-рано. Но никой до този момент не е предлагал механизъм, имитиращ чуждото тяло в действие.

Шепърд и колегите му вече смятат, че преди 350-400 милиона години, прародителят на ретровируса (ретротранспозон) е инжектирал генетичния си материал в земно четирикрако създание. Това е довело до развитието на протеина Arc и начина, по който той участва днес в неврохимията на нашия мозък.

Според скорошно изследване на университета в Масачузетс същият процес е протекъл и при плодовите мушици (дрозофила) малко по-късно, преди около 150 милиона години.

Шепърд и екипът му установяват, че Arc се държи като вирусен капсид. Капсидите представляват твърда куха капсула, която пренася генетичната информация на вируса. По този начин вирусът се разпространява от една клетка към друга и причинява инфекция.

Аrc имитира именно този механизъм – той обгръща молекулата на РНК, за да я пренесе от един неврон към друг. Елиса Паструзин, един от водещите изследователи в проучването, твърди, че не познава друг невирусен протеин, който да се държи по този начин.

За да тества теорията си, Шепърд и колегите му провели поредица от експерименти, за да проследят дали Arc наистина действа като вирус. Те открили, че протеинът се репликира, създавайки няколко свои копия в капсиди, които пренасят РНК-то му. След това учените поставили капсидите в петриеви стъкла, в които имало неврони от мишки, и наблюдавали как Arc предава РНК от един неврон на друг. Оказало се, че активирането на един неврон, отключва повече протеини, при което се образуват повече капсиди – ефектът на доминото.

Това изследване е революционно по своята същност, защото напълно променя начина, по който разглеждаме еволюционния процес. То довежда до идеята, че организмите може би са заемали един от друг различни механизми в процеса на своето развитие. Досега се смяташе, че става въпрос за случайни мутации.

По статията работи: Величка Мартинова
Източник: bigthink.com
Снимка: studomat.ba