Av Andy Coghlan

Vi kan ha vår överlevnad och komplexitet att tacka ett virus som är en fripassagerare och som vaknar till liv i de allra första cellerna i mänskliga embryon. Viruset tycks inte bara skydda embryon från andra virus, utan det hjälper också generna när arbetet med att lägga grunden för en ny människas kroppsplan pågår.

Fyndet stöder den kontroversiella idén att virus som tog plats i vårt DNA för miljontals år sedan kan spela rollen som marionettspelare och i tysthet påverka vår existens och utveckling. ”Vi är varelser som kontrolleras av virus”, säger Luis Villarreal vid University of California i Irvine.

Retrovirus för in sitt genetiska material i cellerna hos sin mänskliga eller animaliska värd. Till en början orsakar detta sjukdom och död. Med tiden utvecklar värddjuret dock en resistens mot viruset, vilket gör att allt DNA som har bäddat in sig i spermie- eller äggceller kan föras vidare till nästa generation. Viruset är nu känt som ett endogent retrovirus eller ERV – ett permanent inslag i värdens arvsmassa.

Stilt skydd

Omkring 9 procent av vår arvsmassa tros ha kommit till på detta sätt. Fram till nyligen avfärdades dessa virala kvarlevor i stort sett som inaktivt ”skräp” som upphörde att ha någon inverkan på sin värd för många tusen år sedan. Upptäckten att HERVK, det senaste ERV som har gjort sig hemmastadd i vårt DNA – troligen för cirka 200 000 år sedan – är aktivt i mänskliga embryon ifrågasätter den uppfattningen.

Joanna Wysocka och hennes kollegor vid Stanford University i Kalifornien gjorde det oväntade fyndet när de analyserade genaktivitet i tre dagar gamla mänskliga embryon, som är buntar av åtta celler. Förutom DNA från föräldrarna hittade de genetiskt material från HERVK. ”Cellerna var fulla av virusproteinprodukter, varav en del hade samlats för att bilda virusliknande partiklar”, säger Wysocka.

Fortsatta experiment visade att viruset tycks producera ett protein som hindrar andra virus från att tränga in i embryot, vilket tyder på att det skyddar embryot från farliga cirkulerande virus, t.ex. influensa. Det tycks också spela en avgörande roll i den genetiska aktiviteten hos embryonala celler, genom att hjälpa till att ge genetiska instruktioner till de cellulära proteinfabrikerna.

Biologisk mörk materia

Tantaliserande nog kan stowaway-viruset till och med ge ledtrådar till vad som gör att vi skiljer oss från schimpanser och andra icke-mänskliga primater. Vissa forskare har tidigare hävdat att ERVs kan spela en nyckelroll i hur arter skiljer sig från varandra, genom att aktivera olika kroppsplaneringar och gennätverk som kan ge en individ en fördel jämfört med andra medlemmar av arten.

Wysockas arbete stöder denna idé, säger Patrick Forterre vid Pasteurinstitutet i Paris. ”Det visar att proteinprodukterna från en relativt ”ny” retrovirusintegration finns mycket tidigt i embryot och kan vara inblandade i vissa kritiska utvecklingsprogram.” Observationen att ERVs också skulle kunna skydda embryot mot infektion är också mycket logisk, säger Forterre. ”Det är som om retrovirus konkurrerar med varandra via sin mänskliga värd.”

Trots att de är allestädes närvarande kallas virus ofta för biologins mörka materia eftersom deras inflytande ofta går obemärkt förbi. Om DNA är en djungel så är virusen de djur och växter som lever och anpassar sig i den, säger Villarreal, som 2001 visade att förekomsten av en virusgen är nödvändig för bildandet av den mänskliga moderkakan. ”DNA är livsmiljön och virusen är invånarna”, säger han. De mest inflytelserika virusen är de, som HERVK, som har infogat sig permanent i vårt DNA och som kan föras vidare till nästa generation.

Dessa virus har de genetiska verktygen för att omforma värdarnas gener, påverka vilka som är aktiva och när, och med vilka andra gener de interagerar. Detta innebär att de har förmågan att omforma sina värdars fysiska egenskaper, säger Villarreal. ”Det är en massiv dynamisk pool av koloniserande genomer.”