查尔斯·达尔文提出，进化是由生物体的逐渐变异驱动的，这些变异在不断变化的环境中具有生存优势。但马里兰大学的进化生物学家凯伦·卡尔顿表示，科学家们长期以来一直纠结于“进化可能会突然发生，正如斯蒂芬·杰伊·古尔德在[间断平衡理论]中所描述的那样”这一难题。问题始终是：这是如何发生的？
髓磷脂的突然出现就是一个典型的例子，髓磷脂是神经纤维上的多层鞘，它改变了神经冲动的传导方式，并加速了这些冲动的传输速度。髓磷脂突然出现在脊椎动物中，脊椎动物是5亿年前出现的有脊椎的动物。在脊椎动物出现之前的祖先谱系中没有发现它的踪迹。《细胞》杂志上的一项新研究提供了一个答案来解答这个长期存在的谜题：制造髓磷脂的遗传指令是由病毒感染偷偷插入到我们脊椎动物祖先的DNA中的。
髓磷脂可以说是动物王国中神经系统发生的最重大的进步。体内长距离信息传输速度的大幅提升在很大程度上是造成脊椎动物认知能力飞跃式发展的原因，更不用说狗、海豚和人类等动物的运动速度和敏捷性了，相比之下，无脊椎动物如蛞蝓、蠕虫和海星则相形见绌。由于缺乏髓磷脂，无脊椎动物的神经元聚集成分布在它们控制或提供感觉输入的身体结构附近的群组（神经节）。例如，在虾的尾巴的每一条游泳腿旁边都有神经节，但在脊椎动物中，神经元被集中到一个巨大的中央集合体中，即大脑。数十亿神经元集中在一个大脑中，使得认知能力远远超过了无脊椎动物。
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奇怪的是，在身体（雪旺氏细胞）中包裹神经纤维的髓磷脂细胞与大脑（少突胶质细胞）中的细胞完全不同。如果髓磷脂在周围神经系统和中枢神经系统中独立进化，那么系统中任何一部分的传输延迟都会破坏这种优势，就像网速慢的互联网连接会阻碍高速计算机一样。但髓磷脂在脊椎动物进化过程中，完全成形地同时出现在大脑和身体中。（一个例外是七鳃鳗，最原始的活着的脊椎动物，它没有髓磷脂。）所有这一切都提出了一个问题：髓磷脂从何而来？
“髓磷脂的进化是一个重要的谜团，并且完全被低估了，”海洋生物实验室惠特曼研究中心的髓磷脂研究员罗伯特·古尔德说，他没有参与这项新研究。该研究报告了一种被称为逆转录病毒的物质参与了髓磷脂形成的沉淀。古尔德说，逆转录病毒RNA参与髓磷脂形成是一个令人惊讶的发现——这应该对与髓磷脂相关的疾病（如多发性硬化症）产生重要影响。
分子生物学的中心法则认为，信息从细胞核中的DNA流出，并通过另一种分子——信使RNA——携带到细胞核外，即细胞的液体内部，细胞质中。信使RNA携带特定蛋白质的遗传密码副本，传递到细胞质中的特定结构，在那里合成该蛋白质。病毒无法自行制造蛋白质。相反，它们劫持它们感染的细胞的分子机制，以制造产生新病毒所需的所有病毒蛋白质和酶。
逆转录病毒（如HIV病毒）通过逆转基因读出序列来进行这种基因劫持。它们将RNA注入它们感染的细胞，RNA充当制造病毒蛋白质的密码。该RNA被转化为DNA，并且像软件程序中的恶意代码一样，被插入到细胞的基因组中。当细胞将该流氓DNA代码读出到RNA中时，它不知不觉地制造了外来的病毒蛋白质。
可怕的感染和癌症是由病毒破坏我们的基因组引起的，但有时病毒感染会带来意想不到的好处，病毒基因的突变片段会永久固定在生物体的DNA中，并可以世代相传。这些外来DNA片段通常不再制造病毒蛋白质。尽管如此，它们对哪些基因被读出以制造蛋白质具有强大的影响，通过与基因旁边的DNA区域以及细胞核中控制基因是否表达的蛋白质结合。令人惊讶的是，哺乳动物DNA的40%由这些逆转录病毒感染的残余物组成。
英国惠康基因组园区髓磷脂生物学家罗宾·富兰克林及其同事在新研究中报告说，他们已经在除七鳃鳗之外的所有脊椎动物中鉴定出一种逆转录病毒元件。研究人员将这种数百万年前插入到脊椎动物共同祖先基因组中的插入物命名为RetroMyelin。他们已经证明，它刺激了中枢和周围神经系统中对制造髓磷脂至关重要的蛋白质的合成。
当他们在培养的鼠细胞以及斑马鱼幼虫和蝌蚪中阻断RetroMyelin时，髓磷脂在很大程度上未能形成。进一步的实验揭示了阻断RetroMyelin如何阻碍髓磷脂的产生。髓磷脂中的一种关键蛋白质，称为MBP，对于形成髓磷脂鞘至关重要。髓磷脂的形成发生在称为少突胶质细胞的细胞的长而触手状的延伸包裹神经纤维时。
为了执行这个过程，少突胶质细胞细胞膜内表面上的MBP与少突胶质细胞的细长触手内膜上的相同类型的分子配对，该触手包裹着纤维。MBP相互结合，像折叠的胶带粘在自身上一样，将膜的两个内表面拉合在一起，并将所有的细胞质挤出，形成具有高电阻的致密鞘。研究人员表明，RetroMyelin与一种称为SOX10的蛋白质结合，SOX10是一种转录因子，可激活MBP基因的DNA读取。RetroMyelin刺激SOX10，作为回应，细胞开始产生大量的MBP来制造髓磷脂。
“这是一项非常有趣的研究，它确定了髓磷脂形成的一个重要因素，”德国哥廷根马克斯·普朗克多学科科学研究所的髓磷脂研究员克劳斯-阿明·纳韦说，他没有参与这项研究。“但严格来看，逆转录病毒感染是开启脊椎动物髓磷脂形成的开关这一结论是基于相关性的。”他说，髓磷脂形成是一个非常复杂的过程，必须需要许多不同的蛋白质和基因调控机制。髓磷脂的谜团可能需要进一步的侦查：例如，在脊椎动物的祖先中几乎没有MBP的证据。“如果在前脊椎动物中没有MBP的DNA序列，那么MBP从何而来？”罗伯特·古尔德思考道。“最终的证明，”纳韦说，“是将逆转录病毒基因引入七鳃鳗，看看它们是否会形成髓磷脂。”
逆转录病毒可以成为进化的强大引擎，而髓磷脂似乎是最引人注目的例子之一。“逆转录病毒可能参与其中是有道理的，”卡尔顿说。在逆转录病毒被发现一百年后，以及在一位22岁的博物学家开始他的五年环球航行之旅两个世纪后，分子生物学现在正在解决达尔文在他的划时代的进化论中努力解决的难题，通过阐明某些特征如何看似凭空出现。