<HTML xmlns:o = "urn:schemas-microsoft-com:office:office"><HEAD><META charset=UTF-8 http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=UTF-8"></HEAD>
<BODY style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: Arial; BACKGROUND-COLOR: #ffffff">
<DIV>
<DIV>
<DIV>There's a lot of material to back Greg up on "cryptic evolution"--evolution of the genome that takes place in hiding, not revealing itself in changes of the body of a creature.&nbsp; There's also a lot to back him up in his notion of endogenous retroviruses--retroviruses packaged as part of the genome, then used by the genome as domesticated transport animals when the time is ripe.</DIV>
<DIV>&nbsp;</DIV>
<DIV>And there's quite a bit to back up Joel's suspicion that the genetic shuttles of endogenous retroviruses and the hidden products of genetic research and development are tucked away in that horribly mislabeled stuff called junk dna.&nbsp; Here's more than you ever wanted to read on the topic.&nbsp; Howard</DIV>
<DIV>&nbsp;</DIV>
<DIV>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><A href="http://news.bmn.com/news/story?day=010705&amp;story=1"><FONT face="Times New Roman" size=2>http://news.bmn.com/news/story?day=010705&amp;story=1</FONT></A><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">, downloaded 7/6/01<SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><FONT size=2>&nbsp;<o:p></o:p></FONT></SPAN></P>
<DIV style="BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-RIGHT: 0in; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 0in; PADDING-BOTTOM: 1pt; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-TOP: 0in; BORDER-BOTTOM: windowtext 1.5pt solid">
<P class=MsoNormal style="BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-RIGHT: 0in; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 0in; PADDING-BOTTOM: 0in; MARGIN: 0in 0in 0pt; BORDER-LEFT: medium none; PADDING-TOP: 0in; BORDER-BOTTOM: medium none; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none; mso-border-bottom-alt: solid windowtext 1.5pt; mso-padding-alt: 0in 0in 1.0pt 0in"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman"><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>- 5 July 2001<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Today's News Stories<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>News Archive When three steps forward is one step back<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>4 July 2001 17:00 GMT by Henry Nicholls, BioMedNet News Research published tomorrow further enhances Lewis Carroll's reputation as a closet evolutionary biologist by revealing, in an exceptional analysis according to some specialists, how <B>genetic evolution can fail to keep up with a changing environment. Such "cryptic evolution", so called because the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>evolving genotype is masked by an apparently unresponsive<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>phenotype, could be widespread in nature,</B> says the Finnish<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>researcher who led the work.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>The analysis focuses on a 20-year study of an isolated bird<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>population, reports Juha Merilä, senior researcher in the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>department of ecology and systematics at the University of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Helsinki. Collared f<B>lycatchers, Ficedula albicollis, on the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Swedish island of Gotland have evolved genes to increase their<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>body mass as the birds' environment has deteriorated, but they<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>are losing weight</B>. "Quantitative genetic theory predicts that the relative body<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>mass of flycatcher offspring, which is a heritable trait under<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>positive directional selection, should increase over time, but<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>the relative mass at fledging has actually decreased," Merilä<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>told BioMedNet News. "<B>Our results suggest that if today's flycatcher chicks were to<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>experience a similar environment as the ones that lived in the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>early 1980s, they would be much fatter than they are today,"</B><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>he said. "I would not be surprised if this [cryptic evolution] turned out<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>to be common," he added. "We should realize ... that similarity<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>in character state in time or space does not mean that<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>evolution has not occurred. A lot of evolution might be of this<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>cryptic nature and we will keep on overlooking it unless we<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>focus more on similarities, rather than exclusively on<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>dissimilarities in character state," warned Merilä. "To my knowledge, this is the first time <B>we have managed to<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>demonstrate occurrence of cryptic genetic evolution over a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>relatively short period of time in the wild</B>," he said. The work impresses Peter Boag, professor of biology at<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Queen's University in Ontario. "The really unique feature of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>this study is that rarely has anyone collected sufficient data<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>from a real world, wild vertebrate population to allow a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>believable dissection of this complex web of interactions,"<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>noted Boag. Merilä readily drew a parallel between his findings and the Red<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Queen Hypothesis, which originates from Carroll's Through the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Looking Glass. "To my mind, the Red Queen metaphor is a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>fascinating and an intuitive way of thinking about evolution," he<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>acknowledged. <B>Leigh Van Valen, now professor of ecology and evolution at the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>University of Chicago, famously drew on Carroll's fantasy tale,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>and in particular the Red Queen's advice to Alice that "it takes<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>all the running you can do to keep in the same place", as a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>metaphor for evolution. In 1973, he proposed that in a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>changing environment, organisms must evolve just to maintain<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>their fitness. The hypothesis is most commonly cast in terms of two<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>organisms, such as the co-evolution between a parasite and its<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>host. As the parasite evolves novel ways of exploiting its host,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>selection favours the host that evolves novel ways of defending<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>itself against the parasite. Over an evolutionary timescale,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>both parasite and host will have evolved and yet their<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>relationship might not have changed - neither will appear to be<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>any more successful at outwitting the other. </B>However, in an interview with BioMedNet News, Van Valen<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>pointed out that "the Red Queen's Hypothesis can easily apply<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>to abiotically caused deterioration, which isn't usually<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>realized," and he agreed that Merilä's flycatchers seem to be<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>subject to the paradox of the Red Queen. "The [flycatchers'] response to selection isn't enough to<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>prevent the population from deteriorating," he noted. "All the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>running [the flycatchers] can do isn't enough to keep [them] in<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>the same place... It's pretty persuasive and fascinating<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>[research]," he said. <B>Merilä speculates that a large-scale climatic trend could<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>underlie the worsening environment that the flycatchers are<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>experiencing. "Increased spring temperatures have led to<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>increasingly poor synchronization between the hatching date of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>caterpillars and the date of bud-burst of the oak trees on which<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>they feed," he writes in this week's issue of Nature, published<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>tomorrow. This is bad news for the flycatchers, notes Merilä, because<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>caterpillars are the main source of food for growing nestlings.</B><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>And it raises the evolutionarily interesting question of "how far<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>can [the flycatchers] lag behind before they have to give up the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>race?" Merilä concluded: "This strengthens my belief that long-term<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>population studies can be immensely valuable for both<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>evolutionary and environmental biologists, especially now that<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><B>we seem to be entering into an era of rapid environmental<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>changes caused by anthropogenic activities.</B>.. These studies<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>can be a valuable resource in the future." Send us your feedback.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Printer ready version<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>E-mail article to a friend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>See also:<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Warmer springs disrupt the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>synchrony of oak and winter moth<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>phenology.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>[MEDLINE]<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Visser ME, Holleman LJ<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Proc R Soc Lond B Biol Sci 2001 Feb<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>7 268:1464 289-94<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;</SPAN>Parasites, predators and the Red<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Queen<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>[News and Comment]<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Koen Martens and Isa Schön<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Trends in Ecology &amp; Evolution,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>2000, 15:10:392-393<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>In Search of the Red Queen<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>[Comment]<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>M.E.J. Woolhouse and J.P. Webster<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Parasitology Today, 2000,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>16:12:506-508<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>In Search of the Red Queen: A<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Response<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>[Letters]<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Curtis M. Lively and Mark F.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Dybdahl<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Parasitology Today, 2000,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>16:12:508<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Heritable variation and evolution<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>under favourable and unfavourable<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>conditions<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>[Review]<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Ary A. Hoffmann and Juha Merilä<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Trends in Ecology &amp; Evolution,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>1999, 14:3:96-101<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Related links on other sites:<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>The Red Queen: Sex and the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Evolution of Human Nature<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>by Matt Ridley<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Paperback - June 1995)<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Amazon.com<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>Printer ready version<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>E-mail article to a friend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Today's News Stories<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>News Archive<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P></DIV>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;<SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;&shy;05 July 2001<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Nature 412, 76 - 79 (2001) © Macmillan Publishers Ltd. Cryptic evolution in a wild bird population J. MERILÄ*, L. E. B. KRUUK† &amp; B. C. SHELDON‡§ * Department of Population Biology, Evolutionary Biology Centre, Uppsala University, Norbyvägen 18d, SE-752 36 Uppsala, Sweden † Institute of Cell, Animal and Population Biology, University of Edinburgh, Edinburgh EH9 3JT, UK ‡ Department of Zoology, University of Oxford, South Parks Road, Oxford OX1 3PS, UK § Department of Animal Ecology, Evolutionary Biology Centre, Uppsala University, Norbyvägen 18d, SE-752 36 Uppsala, Sweden<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Correspondence and requests for materials should be addressed to J.M. (e-mail: juha.merila@ebc.uu.se). Microevolution is expected to be commonplace, yet there are few thoroughly documented cases of microevolution in wild populations1, 2. In contrast, it is often observed that apparently heritable traits under strong and consistent directional selection fail to show the expected evolutionary response3, 4. One explanation proposed for this paradox is that a genetic response to selection may be masked by opposing changes in the environment5, 6. We used data from a 20-year study of collared flycatchers (Ficedula albicollis) to explore selection on, and evolution of, a heritable trait: relative body weight at fledging ('condition'). Despite consistent positive directional selection, on both the phenotypic and the additive genetic component (breeding values, estimated from an animal model) of condition, the mean phenotypic value of this trait in the population has declined, rather than increased, over time. Here we show that, despite this decline, the mean breeding value for condition has increased over time. The mismatch between response to selection at the levels of genotype and phenotype can be explained by environmental deterioration, concealing underlying evolution. This form of cryptic evolution may be common in natural environments.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>If selection acts consistently on a heritable trait in a population, it should, all else being equal, induce a permanent change in the distribution of that trait7. The frequent lack of expected evolutionary change in heritable traits under directional selection in the wild has therefore puzzled evolutionary biologists for some time. Explanations proposed to account for this paradox include: inflated estimates of heritability owing to environmental covariance between relatives7, spatially and temporally varying selection pressures8, negative genetic correlations between different components of fitness8, and selection restricted to the environmental component of the phenotype3, 4. Another possibility is that a genetic response to selection does in fact occur, but is masked by opposing changes in the environment5, 6. However, to date, these alternatives have been subjected to very little empirical scrutiny8.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>In many passerine bird species, relative body mass (the condition index) is an important predictor of the survival of fledglings: relatively heavier nestlings are more likely to survive to become breeding adults9-11. This is also true for juvenile survival in other taxa, such as reptiles12 and mammals13. In the collared flycatcher, quantitative genetic analyses using traditional methods suggest a significant additive genetic component to variation in the body condition index14. Mixed model analysis of variance using data for 17,717 offspring in 3,836 breeding attempts, from a long-term study of this species on the island of Gotland, Sweden, confirms this finding, revealing a narrow-sense heritability of 0.30 (standard error, s.e. = 0.03; ref. 15). Analyses of survival selection show that there is significant positive directional selection on condition, such that the survivors are, on average, 0.23 (s.e. = 0.02; P &lt; 0.001) standard deviations above the population mean (Fig. 1a; ref. 15). In some years (6 out of 17), there is also significant stabilizing selection acting on condition, but this is both weaker and less consistent than the directional selection (Fig. 1b). Given that the condition index is heritable and under positive directional selection, we would expect the mean in this population to be evolving towards higher values. However, in contrast to this expectation, the mean condition in the population decreased significantly between 1981 and 1999 (linear regression of annual means: b = -0.036, s.e. = 0.015, t15 = 2.35, P = 0.032; Fig. 2a; generalized linear mixed model (GLMM) of individual values, controlling for family structure and non-independence of observations from the same year: b = -0.035, s.e. = 0.003, t16,057 = 10.25, P &lt; 0.001).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Figure 1 Patterns of natural selection on condition<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>index of nestling collared flycatchers from 1981 to<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>1998. Full legend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>High resolution image and legend (46k) Figure 2 Changes in condition index over time in the collared<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>flycatcher population from 1981 to 1999. Full legend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>High resolution image and legend (46k) One plausible explanation for the lack of response to selection is that it is predominantly the non-heritable, or environmental, component of the condition index that determines survival3, 4, such that natural selection does not act on the genetic component of variation in condition. A role for environmental variation in natural selection is suggested by the observation that selection tends to be strongest in years when the mean condition is lowest (linear regression: b = -0.315, s.e. = 0.079, t15 = 4.24; P &lt; 0.001; Fig. 1c). However, a direct test is to calculate selection on estimated breeding values, or the expected effect of the genes that an individual passes on to its offspring, which can be derived from pedigree information7. This analysis shows that selection acts directly on breeding values (standardized selection differential, S = 0.14, s.e. = 0.02, P &lt; 0.001), not only on environmental deviations15. Furthermore, there is no evidence that a response to selection on condition would be constrained by negative genetic correlations with other fitness components. Both individual life-span (LSP) and lifetime reproductive success (LRS) are positively correlated with the breeding values for condition (GLMM: LSP, 2(1) = 9.88, P = 0.002; LRS, 2(1) = 21.42, P &lt; 0.001; Fig. 3), and the genetic correlations between condition and LSP and between condition and LRS were 0.009 (s.e. = 0.151) and -0.066 (s.e. = 0.265), respectively: neither of these correlations was significantly different from zero.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Figure 3 Associations between key life history traits and estimated<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>breeding values (EBVs) for condition. Full legend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>High resolution image and legend (58k) An alternative explanation for the apparent paradox—the absence of any evolutionary change despite significant directional selection on a heritable trait—lies in the possibility of change in environmental conditions over the study period5, 6. This explanation runs parallel to that suggested to account for the apparent lack of genetic differentiation across environmental gradients when such differentiation is expected—a phenomenon referred to as countergradient variation16 (Fig. 4a). Countergradient variation is defined as a negative covariance between the environmental and genetic influences on a given trait across some environmental gradient, and it can effectively conceal genetic differentiation when the environmental influence is sufficiently strong16. In the context of the current study the countergradient hypothesis would predict that, at the genotypic level, there should be a positive correlation between year of the study and condition index. Using estimated breeding values we found that the mean estimated breeding value had indeed increased over the course of the study (linear regression of annual means: b = 0.0022, s.e. = 0.0009, t15 = 2.38, P = 0.030; GLMM of individual values: b = 0.0023, s.e. = 0.0008, t16,057 = 2.70, P = 0.007; Fig. 2b). Hence, despite the negative trend at the phenotypic level (Fig. 2a), at the level of the genotype the population mean condition index has increased over time.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Figure 4 Environmental deterioration over time.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Full legend<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;&nbsp; </SPAN>High resolution image and legend (41k) The estimated microevolutionary change has presumably been concealed by an increasingly negative influence of environmental conditions on the condition index (Fig. 4a), which has caused the phenotypic decline. The intensity of selection on the condition has increased with time (linear regression: b = 0.015, s.e. = 0.007, t17 = 1.99, P = 0.06; Fig. 1d), and fledging success has decreased with time (Fig. 4b; linear regression: b = -0.011, s.e. = 0.003, t18 = 3.19, P &lt; 0.005). Both relationships are indicative of environmental deterioration. A plausible agent explaining this deterioration is the large-scale climatic trend that has reduced the caterpillar food supply—the main food of growing nestlings—over the last few decades17. Increased spring temperatures have led to increasingly poor synchronization between the hatching date of caterpillars and the date of bud-burst of the oak trees on which they feed. Estimates of the lag between caterpillar hatching date and oak bud-burst date from a Dutch study17 were positively correlated with the annual mean condition index (coefficient of correlation r = 0.613, test statistic z17 = 2.76, P = 0.0057; Fig. 4c), tarsus length (r = 0.621, z17 = 2.89, P = 0.0021) and fledging success (r = 0.531, z17 = 2.82, P = 0.0049; Fig. 4d) of collared flycatchers on Gotland. Because the degree of synchrony between caterpillar emergence and bud-burst dates is driven by large-scale climatic phenomena17, such correlations can be expected to occur across continental scales. Increased intra- and interspecific competition, both of which lower condition in this18, 19 and other bird populations20 are other potential, but perhaps less likely, explanations for the decline in reproductive success and condition observed in this study.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>In conclusion, in accordance with data from studies of spatial genetic differentiation16, our results show that microevolutionary transitions at the genotypic level need not necessarily be manifested at the phenotypic level16, and that an apparent lack of evolutionary response in a heritable trait subject to directional natural selection can be understood in terms of the environment masking genotypic evolution, rather than selection on environmental deviations only3. Alternative explanations for the lack of selection response (that is, biased heritability estimates, negative genetic correlations between the focal trait and other components of fitness, reversed direction of selection on later life stages) could be excluded on the basis of detailed analysis using new methods. To this end, our results concur with the view21, 22 that many evolutionary transitions may consist of changes not visible at the level of the phenotype.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Methods The data The material for this study was collected between 1980 and 1999 from a nest-box-breeding collared flycatcher population inhabiting the island of Gotland, off the Swedish east coast in the Baltic sea. All breeding attempts were monitored from the date of egg-laying until all nestlings had fledged. When 12 days old, nestlings were measured for tarsus length with digital calipers (to nearest 0.1 mm), weighed with a Pesola spring balance (to nearest 0.1 g) and marked with individually numbered aluminium rings. At the same time, their parents were captured and their identity was checked (see refs 14 and 15 for more information on collection procedures). Condition index was estimated as the residuals from a linear regression of body mass at fledging on tarsus length (see refs 10 and 14 for details and analysis of linearity of this relationship). Data were available for 4,888 breeding attempts involving 23,336 individuals. Because the sexes do not differ in growth patterns or condition at fledging23, data on both sexes were analysed together (with one exception: see below). Breeding attempts subject to manipulative experiments were excluded from the analyses.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Quantitative genetic analyses Heritability of condition and individual breeding values were estimated through a mixed model restricted maximum likelihood (REML) estimation procedure using the software packages VCE24 and PEST25. An individual 'animal model' was fitted, in which an individual's phenotypic value of condition was broken down into components of additive genetic value and other random and fixed effects7, 26. The area of the study site and the year were included as random effects to account for spatial and temporal heterogeneity in environmental effects on phenotype. Nest-box identity was also fitted as a random effect to account for further common-environment effects specific to the individual brood; this term will incorporate any non-genetic maternal effects. The only fixed effect in the model was a population mean. The narrow-sense heritability (h2) was estimated as the ratio of the additive genetic variance (VA) to the total phenotypic variance (VP): h2 = VA/VP. Best linear unbiased predictors (BLUP) of individual breeding values were quantified from pedigree information using REML estimates of variance components, with the software package PEST25. BLUP estimates of breeding values (EBVs) are unbiased even in populations under selection, or exhibiting assortative mating, and estimates from different generations will reflect changes in additive genetic effects resulting from selection, genetic drift or inbreeding7. With an annual breeding population size in excess of 1,500 pairs, the occurrence of genetic drift in this population is unlikely. Calculation of inbreeding coefficients (IBCs) revealed that only 0.5% of pairings resulted in individuals with an IBC greater than 0, and there was no evidence for between-year heterogeneity in IBCs (Kruskal–Wallis H18 = 15.15, P = 0.65; estimated using Pedigree Viewer, available from http://www-personal.une.edu.au/~bkinghor/pedigree.htm). Changes in EBVs across generations can therefore be taken as evidence of a response to selection, or 'genetic trend'27, 28. Genetic correlations were estimated from a multivariate animal model analysis of fledgling condition, life-span (LSP; in years) and lifetime reproductive success (LRS; defined as the number of offspring recruited into the breeding population). Genetic correlation analyses were necessarily restricted to individuals surviving to adulthood; area and year were included as random effects, and sex (known for individuals recaptured as adults) as a fixed effect.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Selection analyses Estimates of survival selection on phenotypic and estimated breeding values of condition index were based on recapture data under the assumption that nestlings not returning to the study area in subsequent years had died. As many of the individuals recruit to the population at the age of two years, the survival analyses were restricted to the period of 1981–1998. Standardized directional (S) and quadratic (c2) selection differentials were estimated by linear regression of relative fitness on standardized (zero mean, unit variance) phenotypic or breeding values of the condition index using standard methods29. Statistical significance of the selection differentials was estimated with logistic regression29. Associations between individual LSP or LRS and EBVs for condition were tested using GLMMs with negative binomial error structure, using the procedure IRREML in Genstat30. Nest of origin, year and area were included as random effects in the model, to account for repeated measures. The significance of the fixed effect of condition breeding value as a predictor of LSP or LRS was assessed by the Wald statistic, distributed as 2(1) (ref. 30).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Received 26 February 2001;accepted 14 May 2001<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>References<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>1.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Grant, P. R. &amp; Grant, B. R. Predicting microevolutionary responses to directional<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>selection on heritable variation. Evolution 49, 241-251 (1995). 2.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Reznick, D. N., Shaw, F. H., Rodd, F. H. &amp; Shaw, R. G. Evaluation of the rate of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>evolution in a natural population of guppies. Science 275, 1934-1937<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(1997). | Article | PubMed | 3.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Price, T., Kirkpatrick, M. &amp; Arnold, S. J. Directional selection and the evolution of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>breeding date in birds. Science 240, 798-799 (1988). | PubMed | 4.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Alatalo, R. V., Gustafsson, L. &amp; Lundberg, A. Phenotypic selection on heritable size<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>traits: environmental variance and genetic response. Am. Nat. 135, 464-471 (1990). 5.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Cooke, F., Taylor, P. D., Frances, C. M. &amp; Rockwell, R. F. Directional selection and<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>clutch size in birds. Am. Nat. 136, 261-267 (1990). 6.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Frank, S. A. &amp; Slatkin, M. Fisher's fundamental theorem of natural selection. Trends<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Ecol. Evol. 7, 92-95 (1992). 7.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Lynch, M. &amp; Walsh, B. Genetics and Analysis of Quantitative Traits (Sinauer,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Sunderland, Massachusetts, 1998). 8.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Roff, D. A. Evolutionary Quantitative Genetics (Chapman &amp; Hall, New York, 1997). 9.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Hochachka, W. &amp; Smith, J. N. Determinants and consequences of nestling condition in<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>song sparrows. J. Anim. Ecol. 60, 995-1008 (1991).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>10.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Lindén, M., Gustafsson, L. &amp; Pärt, T. Selection of fledging mass in the collared<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>flycatcher and the great tit. Ecology 73, 336-343 (1992).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>11.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Both, C., Visser, M. E. &amp; Verboven, N. Density-dependent recruitment rates in great<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>tits: the importance of being heavier. Proc. R. Soc. Lond. B 266, 465-469<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(1999). | Article |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>12.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Sorci, G. &amp; Clobert, J. Natural selection on hatching body size and mass in two<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>environments in the common lizard (Lacerta vivipara). Evol. Ecol. Res. 1, 303-316<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(1999).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>13.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Boltnev, A. I., York, A. E. &amp; Antonelis, G. A. Northern fur seal young: interrelationships<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>among birth size, growth, and survival. Can. J. Zool. 76, 843-854 (1998). | Article |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>14.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Merilä, J. Genetic variation in offspring condition--an experiment. Funct. Ecol. 10,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>465-474 (1996).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>15.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Merilä, J., Kruuk, L. E. B. &amp; Sheldon, B. C. Natural selection on the genetical<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>component of body condition in a wild bird population. J. Evol. Biol. (submitted).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>16.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Conover, D. O. &amp; Schultz, E. T. Phenotypic similarity and the evolutionary significance<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>of countergradient variation. Trends Ecol. Evol. 10, 248-252 (1995).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>17.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Visser, M. E. &amp; Holleman, L. J. M. Warmer springs disrupt the synchrony of oak and<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>winter moth phenology. Proc. R. Soc. Lond. B 268, 289-294 (2001). | Article | PubMed |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>18.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Gustafsson, L. Inter- and intraspecific competition for nest holes in a population of the<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>collared flycatcher Ficedula albicollis. Ibis 130, 11-16 (1988).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>19.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Doligez, B., Danchin, E., Clobert, J. &amp; Gustafsson, L. The use of conspecific<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>reproductive success for breeding habitat selection in a non-colonial, hole-nesting<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>species, the collared flycatcher. J. Anim. Ecol. 68, 1193-1206 (2000). | Article |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>20.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Alatalo, R. V. &amp; Lundberg, A. Density-dependence in breeding success of the pied<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>flycatcher (Ficedula hypoleuca). J. Anim. Ecol. 53, 969-978 (1984).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>21.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Lewontin, R. C. Adaptation. Sci. Am. 239, 212-230 (1978). | PubMed |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>22.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Gilchrist, A. S. &amp; Partridge, L. A comparison of the genetic basis of wing size<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>divergence in three parallel body size clines of Drosophila melanogaster. Genetics 153,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>1775-1787 (1999). | PubMed |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>23.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Sheldon, B. C., Merilä, J., Lindgren, G. &amp; Ellegren, H. Gender and environmental<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>sensitivity in nestling collared flycatchers. Ecology 79, 1939-1948 (1998).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>24.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Groeneveld, E. REML VCE, a Multivariate Multi-Model Restricted Maximum Likelihood<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(Co)Variance Component Estimation Package, Version 3.2 User's Guide. (Institute of<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Animal Husbandry and Animal Behaviour, Federal Research Center of Agriculture<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(FAL), Mariensee, Germany, 1995). http://www.tzv.fal.de/institut/genetik/pub/eg/vce/manual/manual.html<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>25.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Groeneveld, E., Kovac, M., Wang, T. L. &amp; Fernando, R. L. Computing algorithms in a<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>general purpose BLUP package for multivariate prediction and estimation. Arch. Anim.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Breed. 15, 399-412 (1992).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>26.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Meyer, K. Restricted maximum-likelihood to estimate variance components for animal<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>models with several random effects using a derivative-free algorithm. Genet. Selection<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Evol. 21, 317-340 (1989).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>27.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Blair, H. T. &amp; Pollak, E. J. Estimation of genetic trend in a selected population with and<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>without the use of a control population. J. Anim. Sci. 58, 878-886 (1984). | PubMed |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>28.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Southwood, O. I. &amp; Kennedy, B. W. Genetic and environmental trends for litter size in<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>swine. J. Anim. Sci. 69, 3177-3182 (1991). | PubMed |<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>29.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Merilä, J., Sheldon, B. C. &amp; Ellegren, H. Antagonistic natural selection revealed by<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>molecular sex identification of nestling collared flycatchers. Mol. Ecol. 6, 1167-1175<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>(1997).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>30.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Genstat, 1998. Genstat 5, Release 4.1 (Lawes Agricultural Trust, IACR, Rothamsted,<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>1998). Acknowledgements. We thank I. P. F. Owens, A. J. van Noordwijk, B. Walsh and D. A. Roff for comments on the manuscript, M. Visser for data on caterpillars and oaks, and the numerous people who have helped in collecting the data in the course of the study, in particular L. Gustafsson. Our research was supported by the Swedish Natural Science Research Council, the Nordic Academy for the Advanced Study (J.M.) and by Royal Society University Research Fellowships to B.C.S. and L.E.B.K.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Nature © Macmillan Publishers Ltd 2001 Registered No. 785998 England.<SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">_Retrieved from the World Wide WebJune 13, 2003<SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><A href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5623/1246?maxtoshow=&amp;HITS=10&amp;hits=10&amp;RESULTFORMAT=&amp;fulltext=ALU+transposons&amp;searchid=1055484085580_14300&amp;stored_search=&amp;FIRSTINDEX=0&amp;fdate=10/1/1995&amp;tdate=6/30/2003"><FONT face="Times New Roman" size=2>http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5623/1246?maxtoshow=&amp;HITS=10&amp;hits=10&amp;RESULTFORMAT=&amp;fulltext=ALU+transposons&amp;searchid=1055484085580_14300&amp;stored_search=&amp;FIRSTINDEX=0&amp;fdate=10/1/1995&amp;tdate=6/30/2003</FONT></A><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><STRONG><FONT face="Times New Roman" size=2>GENOMICS:</FONT></STRONG><B><BR><STRONG><FONT face="Times New Roman" size=2>Not Junk After All</FONT></STRONG></B><FONT size=2><FONT face="Times New Roman"> &nbsp; Wojciech Makalowski &nbsp; <I>Science</I> 2003 May 23; 300: 1246-1247. (in Perspectives) <SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">Not Junk After All Wojciech Makalowski*<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>From bacteria to mammals, the DNA content of genomes has increased by about three orders of magnitude in just 3 billion years of evolution (1). Early DNA association studies showed that <B>the human genome is full of repeated segments, such as Alu elements, that are repeated hundreds of thousands of times</B> (2). The vast majority of a mammalian genome does not code for proteins. So, the question is, "Why do we need so much DNA?" <B>Most researchers have assumed that repetitive DNA elements do not have any function: They are simply useless, selfish DNA sequences that proliferate in our genome,</B> making as many copies as possible. <B>The late Sozumu Ohno coined the term "junk DNA"</B> to describe these repetitive elements. On page 1288 of this issue, Lev-Maor and colleagues (3) take junk DNA to new heights with their analysis of how <B>Alu elements in the introns of human genes end up in the coding exons, and in so doing influence evolution.</B><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><B>Although catchy, the term "junk DNA" for many years repelled mainstream researchers from studying noncoding DNA. Who, except a small number of genomic clochards, would like to dig through genomic garbage? However, in science as in normal life, there are some clochards who, at the risk of being ridiculed, explore unpopular territories. Because of them, the view of junk DNA, especially repetitive elements, began to change in the early 1990s. Now, more and more biologists regard repetitive elements as a genomic treasure</B> (4, 5). <B>Genomes are dynamic entities: New functional elements appear and old ones become extinct. It appears that transposable elements are not useless DNA. They interact with the surrounding genomic environment and increase the ability of the organism to evolve.</B> <B>They do this by serving as recombination hotspots, and providing a mechanism for genomic shuffling and a source of "ready-to-use" motifs for new transcriptional regulatory elements</B>, polyadenylation signals, and protein-coding sequences. The last of these is especially exciting because it has a direct influence on protein evolution.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>More than a decade ago, Mitchell et al. showed that a point mutation in an Alu element residing in the third intron of the ornithine aminotransferase gene activated a cryptic splice site, and consequently led to the introduction of a partial Alu element into an open reading frame (6). The in-frame stop codon carried by the Alu element resulted in a truncated protein and ornithine aminotransferase deficiency. This discovery led to the hypothesis that a similar mechanism may result in fast evolutionary changes in protein structure and increased protein variability (7). Several genome-wide investigations have shown that all types of mobile elements in all vertebrate genomes can be used in this way.<B> The unsolved mystery is how a genome adapts to the drastic changes conferred on a protein by the insertion of a mobile element into the coding region of its gene. Lev-Maor and co-workers and a second group now demonstrate how this process takes place without disturbing the function of the original protein</B> (see the figure) (3, 8). <IMG SRC="cid:X.MA1.1101194862@aol.com"  height=511 width=440 border=0 v:shapes="_x0000_i1025" ID="MA1.1101194862" DATASIZE="37397"><SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp;</SPAN>Figure 1 Junk DNA caught in the act. Two ways in which a repetitive DNA element, such as an Alu element, can be incorporated into the coding region of a gene without destroying the gene's function. (Top) A TE-cassette is inserted into the mRNA as an alternative exon. (Bottom) Insertion of a TE-cassette is preceded by a gene duplication. In both cases, the genome gains two forms of the mRNA transcript--one with and one without the TE-cassette.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Last year, Sorek et al. (9) noticed that about 5% of alternatively spliced internal exons in the human genome originate in an Alu sequence. Interestingly, because <B>Alu elements are primate specific</B>, these exons must be primate or human specific as well as much younger than other exons in a gene. Additionally, they noticed that the vast majority of "Alu exons" are alternatively spliced (that is, there is always another messenger RNA without the Alu element in the coding region). They concluded that "<B>Alu elements have the evolutionary potential to enhance the coding capacity and regulatory versatility of the genome without compromising its integrity"</B> (9).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>In their new work, this group now shows how alternative splicing of Alu exons is regulated (3). It is well established that the precise selection of the 3' splice site depends on the distance between the branch point site (BPS) and the AG dinucleotide downstream of the BPS. The optimal distance between the BPS and the AG dinucleotide is relatively narrow (19 to 23 nucleotides). Interestingly, if there is another AG dinucleotide closer to the BPS, it will be recognized by a spliceosome even if a second AG located more optimally is used in the transesterification reaction (10). A splicing factor, hSlu7, is required to facilitate recognition of the correct AG. Thus, the correct selection of the 3' splice site is an interplay between AG dinucleotides and certain splicing factors.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>It is even more tricky to maintain the delicate balance of signals that cause an exon to be spliced alternatively--you make one mistake (a point mutation) and either a splicing signal becomes too strong and an exon is spliced constitutively, or the signal becomes too weak and an exon is skipped. Lev-Maor and colleagues (3) performed a series of experiments to identify an ideal sequence signal surrounding the 3' splice site within the Alu element that kept the Alu element alternatively spliced. It appears that in addition to the distance between two AG dinucleotides, a nucleotide immediately upstream of proximal AG is also important. Hence, a proximal GAG sequence serves as a signal weak enough to create an alternatively spliced Alu exon. Any mutation of a proximal GAG in the first position results in a constitutive Alu exon. This is an important observation because most of the more than 1 million Alu elements populating the human genome contain such a potential 3' splice site. Of these, 238,000 are located within introns of protein-coding genes, and each one can become an exon. Unfortunately, most mutations will lead to abnormal proteins and are likely to result in disease. Yet a small number may create an evolutionary novelty, and nature's "alternative splicing approach" guarantees that such a novelty may be tested while the original protein stays intact.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Another way to exploit an evolutionary novelty without disturbing the function of the original protein is gene duplication (see the figure). Gene duplication is one of the major ways in which organisms can generate new genes (11). After a gene duplication, one copy maintains its original function whereas the other is free to evolve and can be used for "nature's experiments." Usually, this is accomplished through point mutations and the whole process is very slow. However, recycling some modules that already exist in a genome (for example, in transposons) can speed up the natural mutagenesis process tremendously. Several years ago, Iwashita and colleagues discovered a bovine gene containing a piece of a transposable element (called a TE-cassette) in the middle of its open reading frame (12). This cassette contributes a whole new domain to the bovine BCNT protein, namely an endonuclease domain native to the ruminant retrotransposable element-1 (RTE-1). Interestingly, the human and mouse homologs of bovine BCNT lack the endonuclease domain but instead contain a different one at their carboxyl terminus. This raised two questions: When did the BCNT protein acquire the endonuclease domain, and how did the bovine genome manage such a drastic rearrangement of BCNT without losing its fitness? Iwashita et al. give the answers to both questions in their new study (8). They discovered another copy of the bovine bcnt gene that resembles mammalian bcnt homologs (also called CFDP1) just six kilobases downstream of the gene with the TE-cassette. Both copies of the gene are apparently expressed and both proteins are functional. Phylogenetic analysis suggests that shortly after gene duplication in the ruminant lineage, one of the copies acquired an endonuclease domain from an RTE-1 retrotransposon. Not surprisingly, this gene undergoes accelerated evolution.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>The reports by Lev-Maor et al. and Iwashita and colleagues describe different ways in which genes can be rapidly rearranged and acquire evolutionary novelty through the use of so-called junk DNA. These discoveries wouldn't be so exciting if they didn't show how genomes achieve this without disturbing an original protein. To quote an old Polish proverb: "A wolf is sated and a lamb survived." These two papers demonstrate that repetitive elements are not useless junk DNA but rather are important, integral components of eukaryotic genomes. Risking personification of biological processes, we can say that evolution is too wise to waste this valuable information. Therefore, repetitive DNA should be called not junk DNA but a genomic scrapyard, because it is a reservoir of ready-to-use segments for nature's evolutionary experiments (13).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>References 1. M. Nei, Nature 221, 40 (1969) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>2. R. Britten, D. Kohne, Science 161, 529 (1968) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>3. G. Lev-Maor, R. Sorek, N. Shomron, G. Ast, Science 300, 1288 (2003).<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>4. J. Brosius, Science 251, 753 (1991) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>5. R. Nowak, Science 263, 608 (1994) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>6. G. A. Mitchell et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88, 815 (1991) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>7. W. Makalowski, G. A. Mitchell, D. Labuda, Trends Genet. 10, 188 (1994) [Medline].<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>8. S. Iwashita et al., Mol. Biol. Evol., in press.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>9. R. Sorek, G. Ast, D. Graur, Genome Res. 12, 1060 (2002) [Medline]. 10. K. Chua, R. Reed, Mol. Cell. Biol. 21, 1509 (2001) [Medline]. 11. S. Ohno, Evolution by Gene Duplication (Springer-Verlag, New York, 1970). 12. T. Nobukuni et al., J. Biol. Chem. 272, 2801 (1997) [Medline]. 13. W. Makalowski, Gene 259, 61 (2000) [Medline]. The author is at the Institute of Molecular Evolutionary Genetics and Department of Biology, Pennsylvania State University, PA 16802, USA. E-mail: wojtek@psu.edu 10.1126/science.1085690 Include this information when citing this paper.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Summary of this Article PDF Version of this Article dEbates: Submit a response to this article Related commentary and articles in Science products Download to Citation Manager Alert me when: new articles cite this article Search for similar articles in: Science Online ISI Web of Science PubMed Search Medline for articles by: Makalowski, W. This article appears in the following Subject Collections: Genetics<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Related articles in Science:<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>The Birth of an Alternatively Spliced Exon: 3' Splice-Site Selection in Alu Exons Galit Lev-Maor, Rotem Sorek, Noam Shomron, and Gil Ast Science 2003 300: 1288-1291. (in Reports) [Abstract] [Full Text] Volume 300, Number 5623, Issue of 23 May 2003, pp. 1246-1247. Copyright © 2003 by The American Association for the Advancement of Science. All rights reserved.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman"><SPAN style="LETTER-SPACING: -0.15pt">_________</SPAN><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'; LETTER-SPACING: -0.15pt"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">Science. All rights reserved.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman"><SPAN style="LETTER-SPACING: -0.15pt">_________</SPAN><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'; LETTER-SPACING: -0.15pt"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><FONT size=2><FONT face="Times New Roman">Retrieved December 16, 2002, from the World Wide Web <SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-pagination: none; mso-layout-grid-align: none"><A href="http://darwin.bio.uci.edu/~faculty/villarreal/new1/erv-placental.html"><FONT face="Times New Roman" size=2>http://darwin.bio.uci.edu/~faculty/villarreal/new1/erv-placental.html</FONT></A><SPAN style="FONT-FAMILY: 'Courier New'"><o:p></o:p></SPAN></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0in 0in 0pt"><FONT face="Times New Roman" size=2>The following is a detailed and referenced document.<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>The Viruses That Make Us:<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>A Role For Endogenous Retrovirus In The Evolution Of Placental Species<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>by Luis P. Villarreal Chromosome evolution, higher order and parasitic elements. With the accumulation of genomic sequence data, certain unexplained patterns of genome evolution have begun to emerge. One striking observation is <B>the general tendency of genomes of higher organisms to evolve an ever decreasing gene density </B>with higher order. For example, <B>E. Coli has a gene density of about 2 Kb per gene, Drosophila 4 Kb per gene and mammalian about 30 Kb per gene. Much of the decreased density is due to the increase in the accumulation of non-coding or 'parasitic DNA' elements, such as type one and two transposons.</B> Current evolutionary theory does not adequately account for this observation (81). <B>In addition mammals appear to have retained the presence of at least some copies of non-defective 'genomic retroviruses',</B> such as intercysternal A-type particles (IAP's) or endogenous retroviruses (ERVs), (51,85). <B>It is currently difficult to account for the selective pressure that retains these genomic viruses, since they often lack similarity to existing free autonomous retroviruses. It is widely accepted that viral agents act a negative selecting force on their host. However, viral agents have very high mutation and adaption rates. This character led Salvador Luria to speculate early on that perhaps viruses contribute to host evolution (52). There is now sufficient evidence to suggest that horizontally transmitted agents and gene sets allow the rapid adaption of various living systems, including bacteria, yeast, drosophila and hymenoptera.</B> <B>'Pathogenic islands' are contiguous regions of DNA that contain gene sets in bacteria that appear to be horizontally acquired and can exist as either prophage, episomes or genomic sequences (21). These pathogenic islands appear to account for much of the rapid adaptability in bacteria.</B> Transposons of Drosophila appear to require horizontal transmission in order to be maintained during evolution and appear to have been the underlying mechanism of hybrid dysgenesis (10). <B><SPAN style="BACKGROUND: yellow; mso-highlight: yellow">The parasitioid wasp species (hymenoptera) maintain genomic polydnaviruses in most species which are highly produced into non-replicating viral forms during egg development and subsequently suppress host larval immunity making them essential for egg survival</SPAN></B> (47,74). Thus horizontally transmitted genetic elements are common in the genomes of all species. The mammalian chromosome presents an especially interesting case of accumulation of 'parasitic' DNA. All placental species have unique LINE elements present at very high abundance as well as other related and even more abundant elements, such as the SINES or primate specific alu elements (see (70) for references). Yet there appears to be no common progenitor to these elements. All these elements appear to be products of reverse transcription of cellular RNA's however, there is no explanation for the conservation to RT activity in mammals. Although endogenous retroviruses are found in most organisms prior to mammalian radiation, the levels of these genomic agents is relatively low in non-mammals and the nature of retroposons seems distinct form that in mammalian. Mammalian LINES, for example lack a precise 5' end, have no poly-A 3' end, and lack RT coding regions that are characteristic of all LINE elements as opposed to avian or other retroposon elements of vertebrates that do not have these features. Why are mammalian (eutherian) chromosomes especially so full of these RT derived agents? What selects for their generation or retention? A genomic retrovirus: essential for placentals? In a proposal published in 1997, I raised the issue of endogenous retrovirus and proposed that these viruses are essential to the biology of Eutherians. Viviparous mammals confront an immunological dilemma in that mammals which have highly adaptive immune systems fail to recognize their own allogenic embryos (58). The relationship of mammalian mother to her fetus resembles that of a parasite and host in that the fetus 'parasite' must be able to suppress the immune response of the 'host' mother in order to survive. As viviparous mammals are also noteworthy for having genomes that are highly infected with endogenous retroviruses and as retroviruses are generally immunosuppressive, the possible participation of endogenous retroviruses in the immunosuppression by the embryo was then considered. In addition, it was considered if such endogenous viruses might be more broadly involved in the evolution of their host and the resulting host genome that now appear to have many derivatives (such retrotransposons and as LINE elements) of such genomic viruses. This grant application seeks support to do an experimental evaluation in a mouse model of the proposed involvement of endogenous retroviruses in the immunologically escape by the embryo in the mother. I argue that endogenous retrovirus is hence essential for the biology of non-egg laying placental mammals. This study could provide evidence of the biological function of endogenous retroviruses and also address the broader issues concerning the possible contribution of genomic virus to host genome evolution. The dilemma of viviparous mammals and their allogeneic embryos. This mammalian dilemma was clearly stated by Medawar in the early 1950's, see (31,50). Since then, this dilemma has remained one of the most vexing and persisting problems in immunology. An array of models have since been proposed attempting to explain this situation. These include a limited embryonic expression and presentation of MHC class I or class II antigen ((88) or expression of alternative MHC, HLA I-G, (40), or a high hydrocortisone hormonal suppression of immunity, and more recently the possible role of Fas L embryonic expression in ablating T-cell recognition of the embryo (66). All of these models, though with some support, have significant problems. Inflammatory reactions, which appear to be involved in embryo rejection (see below) would not be checked by low MHC expression. Lowered MHC I expression would also be expected to elicit a natural killer cell response, which appears to be important in embryo implantation (41), although the human embryo specific alternative MHC gene, HLA-IG, could substitute for MHC I to negatively regulate NK activity. Up regulated expression of Class I MHC by interferon does not allow CTL killing of trophoblasts suggesting that trophoblast actively inhibit CTL killing (for references, see (26)). Also, humans with deficient beta-2 microglobulin do not express HLA-IG yet the fetus comes to term indicating HLA-IG is not essential for implantation (James Cross, personal communication). In addition, other species, such as mouse have no analogue of the HLA-IG antigen, which suggest this antigen cannot be a general solution to the immunological dilemma of viviparous species. Fas null mice, although displaying defects in peripheral clonal immune selection, allow implantation of embryos (1). General immune suppression, such as hydrocortisone cannot explain the relatively normal immune response in pregnant mothers to many agents or elevated level of TH2 reactive cells (which are important for mucosal macroparasite elimination) seen in pregnant woman, see T. Mossman, (49). Also, the glucocorticoid effect may be mediated via the p15E-like gene of endogenous retrovirus (20). In addition, it is interesting to note that autoimmunity, such as rheumatoid arthritis can often abate during pregnancy suggesting an altered immunity that appears not mediated via hormones (Fackelman, Science News 144:260). Most effective immune reactions appear to be of a rather local nature. Therefore local suppression seems a likely way to regulate embryo immune recognition. Although TH1 reactivity in pregnancy is weak, the TH2 response, which is important for inflammatory like reactions, is not decreased and is possibly enhanced (T. Mossman). Neither the MHC model, nor the Fas-Fas ligand model can account to the failure to initiate an inflammatory reaction or NK activity against the embryo (activated NK cells can reject xenografts (41)) The Role of Mucosal Uterine Macrophages or NK cells Embryo implantation occurs in the mucosal epithelial tissues of the uterus. Like most mucosal surfaces, the uterus has a high abundance of macrophages (37,70) and NK cells (41). Once activated, these cells should respond vigorously to parasites or allogeneic tissues and reject xenografts. The regulation of these cells and their subsequent inflammatory reaction and induction of the adaptive immune response involves IL-1 beta, IL-6, TGF beta-1, TNF-alpha, CSF-1 (26,88). The uterus appears to present an immunologically tolerant site as grafts into the uterus of pregnant rats have prolonged survival relative to other locations, see (5) for review. Macrophages are central to the initiation of innate and subsequent adaptive immune responses (18). Although most macrophages can act as immunostimulatory cells, evidence suggest that uterine macrophages can make immunosuppressive molecules. For example, despite MHC II display, uterine macrophages don't present antigens to T-cells (44). Other results suggest that uterine macrophages can contribute to embryo loss. Preterm mouse delivery is associated with high levels of macrophage derived IL-1-beta, IL-6, TNF- a . High rates of early embryo loss can be associated with the specific mouse strains that are mated in that low rates of embryo loss can sometimes be seen with inbred crossings, whereas some outbred crossings can show higher embryo loss rates. For example, crosses between CBA/J X DBA/2 are prone to early embryo loss relative to inbred crosses which is enhanced by IFN induction (27). This breeding associated embryo loss is also linked with inflammation and iNO production by local decidual macrophages (27) as inhibition of macrophage iNO enhanced litter size. Macrophage iNO inactivates nearby macrophages and mediates immunosuppression in inflammation via bystander lymphocyte autocytotoxicity, suggesting a way to elicit immunosuppression. The Importance of Trophoblast Role in implantation. In the implanting embryo, trophoblasts are the first cells of the egg to differentiate. Following the loss of the zona pellucida shell, trophoblast differentiate into cytotrophoblast the finally into the fused syncytiotrophoblast that forms the cell layer that directly contacts the uterus and the mothers blood system. These trophoblasts are considered a part of uterine macrophage-cytokine network (26,88). Trophoblast resemble macrophages in many of the genes that they express. Uterine macrophage produced IL-1 which may play critical role during implantation (28). Trophoblasts protect inner cell mass from macrophage destruction (69). Trophoblast can be transplanted across mouse strain barriers without being rejected suggesting they have immunosuppressive activities (38). Also, trophoblasts have a very unique pattern of gene expression in that expression is restricted to paternal (androgenic) genes while inner cell mass express maternal genes (79). This is in stark contrast to other somatic tissues where mosaic expression is observed. With trophoblast gene expression being androgenic (79,80), it seems curious that X chromosome inactivation is also paternal in trophoblast, see Renfree (61) for references. It is interesting therefore to note that female mice are less able to kill tumors bearing paternal antigens then tumors bearing maternal antigens (T. Mossman, personal communication). Trophoblasts are intriguing in an evolutionary sense as well. Other non-viviparous mammals (marsupials, monotremes) completely lack the trophoblast-syncytiotrophoblast layer, see (59) for review. Unlike viviparous mammals, marsupial gestation is short (averaging several to 12 days), their eggs are yolk-filled resembling those of reptiles and marsupial eggs are surrounded by a maternal derived shell membrane which once lost allows only minimal maternal-fetal contact for a period of only several days. Most of marsupial egg incubation is outside of mothers body and birth is associated with local inflammatory events. Marsupials also lack hormonal control of uterus or other tissues (61). Given that the trophectoderm is the first mammalian egg cell type to differentiate and the relatively recent evolutionary development of this layer in mammals, early embryos of the viviparous mammal do not seem to recapitulate evolutionary history with respect to this first cell type. Thus the trophoblastic cells appear to be centrally involved in implantation and embryo immunomodulation. Trophoblast produced ERV's. Another rather unique feature of syncytiotrophoblasts is in their ability to produce a high quantity of endogenous retroviruses , see (85). This also appears to be a general characteristic of all placental mammals. The production of endogenous retroviruses in early mammalian embryos is a long standing and often repeated observation. Multiple detections of particles in normal human embryonic cells, especially basal surface of human placental syncytiotrophoblast tissue have been frequently reported as have similar particle production in old and new world primates placentas (for early review see (84)). Normal human placentas have measurable RT activity (56) and appear to express HERV env gene (45). Primary trophoblasts of rhesus monkeys also produce ERV's (77). Furthermore, the levels of mouse virus particle production can be as high as 105 per cell (60), which exceeds by far the capacity of most permissive cell culture systems for retrovirus production. In addition, these endogenous retrovirus particles are frequently made following induction in testicular teratocarcinoma which constitute a HERV (Human Endogenous Retrovirus) group, similar to C-type particle (85). In addition, antibody studies have established that CTL reactive to ERV proteins can be found in most pregnant woman as can immuno-precipitation reactivity to p28, p15 and p15E (for references see (85), p. 86-87). Interestingly, RD114 cross-reactive antibodies were significantly correlated with complications during pregnancy and with prior abortions and stillbirths (78). In humans, these trophectoderm expressed HERV's represent two large diverse multi copy families HERV-R and HERV-K., the latter is capable of expressing the env and p15E gene products in vaccinia vectors (83). Thus, endogenous retrovirus are mainly isolated from reproductive embryonic tissues but to a lesser extent from circulating lymphocytes or monocytes of some mouse strains (42). These viruses are highly suppressed in most somatic tissues probably due to DNA methylation, (see below). However, these viruses do not seem transmissible in usual sense of leading to productive infections. Nondefective endogenous retroviruses are conserved and expressed in trophoblast HERVs constitute about 0.6% of the human genome and appear more related to rodent viruses than any known human viruses. The great majority of these endogenous viruses are defective and deleted of various gene products, especially the env gene but also gag/pol. For an early review of the human endogenous retroviruses see (46). Initially, it was felt that there all copies of HERV's in the genome were defective, but it subsequently became clear that highly conserved non-defective copies also exist at low levels (see Urnovitz (85) table 6 , p.93 for refs.). For example, the HERV-K sequence of the human teratocarcinoma derived virus type (HTDV), is reported to be able to make retrovirus like particle and can express gag, pol and env genes via vectors (83). Also, ERV 3 can express env gene in embryonic placental tissues (45). Such reports may now explain the numerous early observations of being able to find viral particles in human tissues (13), (see (33) for early references). Although some HERV's are expressed in mammary tumors, the feline RD114, ERV-3, and HERV K10+ are all expressed in placental tissues. What then is the significance of nondefective ERVs and why is expression so common in embryos? There has developed a confusing system of nomenclature and corresponding phylogenetics of ERVs due to multiple names for similar viral sequences. In addition, sequences from several ERV's appear to be made up of mosaic elements such that different relationship will be apparent when different parts (e.g. gag/pol vs env) are analyzed as seen with HERV-K10+, which can add to confusion (85). A relatively clear system of nomenclature has been presented by Urnovitz and Murphy (85). They propose HERV's can be classified according to established non-defective endogenous viruses. For example, both the ERV-1 (with a deleted env region) and the single copy ERV-3 (which can placentally express an intact env gene) are also called HERV-R (45) can be classified as ERV-3 derivatives. Accordingly, the defective HERV-K10 with deleted env, or the non-defective full length HERV-K10+ and the HERV K(C4), are thus related to HERV-K10+. In addition, RTLV-H, in which most copies are pol defective but is also expressed in embryonic tissues and also has an env gene (32), is present as a low copy nondefective copy; RTLV-Hp. Interestingly, this RTLV-Hp sequence appears to have been conserved phylogenetically (via neutral codon substitutions) and implies that it belongs to a functional and selected subclass of highly retained ERV's (89). This classification method allows clearer identification of highly conserved and intact ERVs. What could an ERV function be for the host cell? I (68) and Venables et al. in the Boyd group (8,86) have proposed that some of these HERV's may function during embryo implantation to help prevent immune recognition by the mother's immune system. Immunological activity of ERV (IAP) genes Most retroviruses appear to be generally immunosuppressive of the host immune system (for review see (25)). The immunosuppressive nature of retroviruses was first investigated in detail with feline leukemia virus of domestic cats (FeLV) and led to the identification of the CKS-17 hydrophobic transmembrane domain of the env gene as an important immune modulator. This domain is present in the highly conserved p15E peptide which maintains the immunosuppressive character, for review see (30). A main effect of p15E is to inhibit T-cells via cytokine (TNF and IFN ) mediated processes (29) and can be elicited by synthetic or recombinant p15E (65,67). p15E also inhibits mononuclear phagocyte chemotaxis (85). Thus the env gene is a primary candidate of an ERV gene product that could modulate the mother's immune recognition, which fits well with its proposed role in syncytiotrophoblast expression. In addition, the ERV gag gene product may also be immuno-modulatory. The p70 (gag) of mouse IAP has been cloned and expressed and shown to be identical to IgE binding factor (IgE-BF) which is a regulator of B-cell ability to produce IgH (43,54). More recently, it has been reported that endogenous gag is Fv-1, an-Herv.L like endogenous virus which confers resistance to MLV tumors (7). Although some researchers disagree with the immunomodulatory role of p15E, an immune suppressing activity in culture assays has been clearly established. These supporting results seem sufficiently clear to warrant a serious investigation that both the env and gag gene products of ERV's may modulate immunity. ERV's and placental macrophages If non-defective ERV gene (env) products are indeed immuno-modulatory, we can now offer explanations for various other observations. For one, env expression should be highly selected for in the early embryo (hence the conserved single intact copy), but strongly counter selected for expression in ectopic sites which would render these genes inappropriately immunosuppressive. Therefore most transposed copies of ERV's would be expected to be under selection to lose the env gene, as is observed. Also, ERV expression is somatic tissue is generally highly repressed, also as expected from this model. In addition, it can be expected that the main target of ERV action would be the local immune cells of the uterus. A likely cell type to affect would be the uterine macrophages. Given the central role of innate immune modulators (18) and macrophages (2) in the induction of the acquired immune response, uterine macrophages and the cytokines they effect seems a likely candidate to target for embryo immune regulation. However, there is no evidence that ERV's are transmitted in a productive manner. We therefore might expect the trophectoderm derived ERV's act more like a replication defective recombinant retrovirus that is able to effect locally exposed cells, but not replicate and transmit to other cells (see (87). This would mean that these ERV's are essentially local acting agents. Thus a central unanswered question is what effect IAP producing trophoblasts have on nearby macrophages, especially with respect to a macrophage's role in innate and acquired immune function. Of some relevance to this issue are reports glucocorticoid mediates increased Mtv env (p15E) expression in P388D1 macrophage and T-like mouse line (20). Such cell systems could be used experimentally to examine possible role of env in immune modulation. One seemingly contradictory observation concerning the above proposal is that normal embryo development appears to occur in the presence of inhibitors of reverse transcriptase, AZT, such as in AZT treated HIV infected mothers which generally produce normal offspring. If the embryo produced ERV's are needed for immune modulation, it seems likely that embryo's would be immunologically rejected if RT inhibitors prevent the production of ERV's. However, early embryo development is severely affected by AZT, see (82). AZT will efficiently inhibit normal embryo's at post fertilization but preimplantation stages. AZT is toxic to early embryos at before blastocyst stage however, but it is not toxic at post blastocyst implantation stage (82). The possibility that embryos were being rejected by the mother's immune system was not examined in these studies. An additional consideration concerning the possible use of RT inhibitors is that because the ERV's are being produced in the trophectoderm from genomic copies of virus, RT inhibitors are not expected to inhibit trophectoderm produced ERV's as viral genomes are already integrated as DNA (88). Support for this comes from HIV studies showing that AZT did not inhibit HIV gene expression in infected placental trophoblasts. However, it might be predicted that local immune cells, such as uterine monocytes or macrophages, might not be properly 'reprogrammed' to immune nonrecognition by ERV's infection as the integration step in these cells would be inhibited. Once these macrophages were reprogrammed by ERV infection, their 'anergic' state could persist rendering them resistant to further RT inhibitors as long as the cells live, which is seldom known for these cell types. Clearly, this issue should be examined experimentally. IAPs and cancer IAP expression, although normally highly repressed, is often observed in various tumor tissues (14,15,90). If these ERVs are a normal host system of immune modulation as I have proposed, it could be expected that tumors would select for the expression of immuno-modulatory ERV or ERV gene products (such as p15E) in order to avoid immuno-surveillance. Early reports presented evidence that p15E is made in many human breast cancers (73). This suggest that tumor cells might also be used as an experimental system in which to examine this issue. In some tumors, there appears to be interesting converse links between IAP expression and tumor recognition. BL6 melanoma normally make high levels of IAP and do not express H-2kLd . IAP production can affect IgE production and is conversely is lost when MHC-I H-2kLd ,and H-2kLb but not H-2Dd H-2Ld is transfected into BL6 cells (48). Also, P15E-like proteins in serum, urine and tumor effusions of cancer patients suppress immune responses that can be reversed by anti-p15E antibody (71,73). ERV (IAP) genetics and implications for the functional subsets. Because human and mouse ERV's are present at about 900 copies per haploid genome, a genetic analysis would appear to present a daunting if not impossible task. For example, gene knockout experiments in mice, which have been so valuable at elucidating gene function, would seem not possible in the context of IAPs. However, intact env genes are sometimes present at much lower levels, and in some cases as single copies (ERV-3). It seems likely that this limited subset is the functional set that might be important. ERV-3 seems like a very good candidate that could provide immunosuppressive barrier between human mother and fetus as it has highly expressed env in syncytiotrophoblasts, expresses antigens that react to antibodies specific to the transmembrane domain (p15E-like), and is present as a complete, single copy sequence on chromosome 7, (Larsson, '97 NEED THIS) (86). Other good candidate human ERV's are the HERV-K(C4) and HERV-K which are also highly expressed in the placenta. Interestingly, Y human chromosome has lots (20) of different ERV's related to ERV3 (Kjellman, Sjogren, Widegren, '95, NEED THIS) which may code for potential HY antigens. However, what is really needed for experimental analysis is the mouse homologue to the human ERV-3. One possible functional homologue is the IAPE virus which like ERV-3, has an intact env sequence (62). In addition, this IAP env sequence appears to be expressed as a protein in NH15-CA2 cell lines suggesting a functional gene (62). The IAPE sequences, however, are complicated by the existence of about 200 copies/cell in mus musculus (63). But the IAPE-A locus seems complete and intact relative to the other IAPE's which lack gag or pol sequences and IAPE-A is present at lower levels. IAPE's are found in all lab strains (mostly Mus musculus domesticus derived) in variable and genetically unique levels that identify the strain (12), suggesting an unexplained link of inbreeding to IAPE variation. Some outbred strains, such as CE/J, had much lower levels of IAPE sequences, but maintain IAPE-A (75). These CE/J mice might offer a simpler genetic system to investigate the possible function of IAPs. Yet, mouse strains do not seem to vary much with respect to the very massive RNA levels (105 copies per cell) of early embryo expressed IAP (60). As IAPE-A is complete and it also codes for intact env sequence, this seems like a logical but untested candidate for possible trophectoderm expression. IAPE-Y is an IAPE-A so named because it has amplified on Y-chromosome. However, the Y-amplified head to tail copies are not found in all musculus species indicating that this amplification appears to be a recent evolutionary change (19). The repetitive head to tail Y-copies of IAPE are limited to only male Mus musculus domesticus and the asian Mus musculus molossinus and M. Musculus castaneus. The more distant Spanish Mus spretus lacked the repetitive copies on the Y chromosome, but conserved IAPE-A. MuRVY is genetically associated but distinct from IAPE, is also on Y and could represent a second class of trophectoderm expressed IAPs (17,19). Y condensation in most tissue (except testes Sertoli cells) probably limits expression of these IAP-Ys. However, IAPE-A expression, (also related to Hamster H-18 IAP (3)), although usually highly repressed in most tissues, may at times be expressed in some somatic (thymus) tissues of some mouse strains (42). Phylogenetic studies suggest that this env gene was under functional constrains not to evolve quickly, although the defective copies are evolving very rapidly. Thus IAPE-A seems like a good candidate for an ERV env gene involved in mouse embryo implantation. However, it has not previously been established that this env sequence is expressed in trophoblasts (see preliminary results below). The possible relevance of ES and EC cells. It has long been established that some testicular derived teratocarcinoma cells can differentiate from embryonal stem cells into several cell types (76). Of particular interest is the capacity of some EC lines to differentiate into trophectoderm. Treatment with 10-3 M retinoic acid will differentiate some of these cells into parietal trophectoderm-like cells which will eventually develop structures resembling a 3.5 day blastocyst. Thus this tissue resembles the extra-embryonic trophectoderm that is the proposed source of immunosuppressive ERV's. Along these lines, it has also long been established that differentiated (but not undifferentiated) mouse EC cells induces high levels of two distinct populations of IAPs (36). Thus at least by this parameter, EC cells my accurately model trophectoderm gene specific control. Other reports show IAP production in differentiated EC cells can be significantly reduced without affecting the ability of these cells to differentiate into trophectoderm. F9-EC cells containing integrated SV40 sequences (F912-1 cells), resulted in IAP production that was significantly reduced after differentiation. In these cells, it appears that IAP expression is tightly linked to DNA methylation and that SV40 has affected methylation without affecting cell specific expression (34). EC cell differentiation has been well characterized and many expressed sequence tags have been catalogued (57). It should therefore be possible to accurately determine if the EC differentiation program is otherwise affected by SV40 T-Ag or other regulatory proteins. Historically, EC cells were also used to study cell specific replication by polyomavirus. This led to the development of enhancer variants of polyomavirus that had increased capacity to replicate in undifferentiated EC cells. Using the enhancer/origin from Py (PyF101), Gassmann et al. with P. Berg constructed a Py T-Ag expressing plasmid (PMGD20neo) that allowed for episomal selection in ES cells (9,24). This plasmid had the interesting capacity to be stably maintained as an episome in ES cells without integration. Some of the resulting ES cell lines could then be used to make mosaic mice that also maintained the Py plasmid. Thus it seems clear that the presence of Py T-Ag expressing DNA was not detrimental to the development of most normal mouse tissues. This plasmid could offer a very useful experimental tool for the genetic analysis of ES and EC cell function (see below). Another interesting use of EC and ES cells concerns their ability to grow into masses (tumor-like) in the more immunologically privileged site of the brain. Both ES and EC cells can be differentiated into trophectoderm containing embryoid bodies. These embryos will generally grow in various transplanted sites only with immunosuppression. However, following brain implantation of embryoid bodies, ES cells will grow rapidly into large masses (91). Implantation of 2-4 cell embryos, which lack trophectoderm, however, do not grow. It seems possible that the capacity of the embryoid tissues to grow in the brain might be related to the presence of trophectoderm. If so, this might offer another useful experimental system for the analysis of a more limited immuno-modulatory function of trophectoderm and ERVs. LITERATURE CITED 1. Adachi, M., SuematsuS, T. Suda, D. Watanabe, FukuyamaH, J. Ogasawara, T. Tanaka, N. Yoshida, and S. Nagata. 1996. Enhanced and accelerated lymphoproliferation in Fas-null mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93:2131-2136. 2. Adams, D. O. and S. P. Johnson. 1992. Molecular bases of macrophage activation: regulation of class II MHC genes in tissue macrophages, p. 425-436. In R. van Furth (ed.), Mononuclear phagocytes: Biology of monocytes and macrophages. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London. 3. Aota, S., T. Gojobori, K. Shigesada, H. Ozeki, and T. Ikemura. 1987. Nucleotide sequence and molecular evolution of mouse retrovirus-like IAP elements. Gene 56:1-12. 4. Atencio, I. A., B. Belli, M. Hobbs, S. F. Cheng, L. P. Villarreal, and H. Fan. 1995. A model for mixed virus disease: co-infection with Moloney murine leukemia virus potentiates runting induced by polyomavirus (A2 strain) in Balb/c and NIH Swiss mice. Virology 212:356-366. 5. Beer, A. E. and R. E. Billingham. 1974. The embryo as a transplant. Sci. Am. 230:36-46. 6. Bernstein, A., J. E. Dick, D. Huszar, I. Robson, J. Rossant, C. Magli, Z. Estrov, M. Freedman, and R. A. Phillips. 1986. Genetic engineering of mouse and human stem cells. Cold Spring. Harb. Symp. Quant. Biol. 51:1083-1091. 7. Best, ,S., Le Tissier,P., Towers,G., and Stoye,J.. 1996. Positional cloning of the mouse retrovirus restriction gene Fv1. Nature 382:826-829. 8. Boyd, M. T., C. M. Bax, B. E. Bax, D. L. Bloxam, and R. A. Weiss. 1993. The human endogenous retrovirus ERV-3 is upregulated in differentiating placental trophoblast cells. Virology 196:905-909. 9. Camenisch, G., M. Gruber, G. Donoho, P. Van Sloun, R. H. Wenger, and M. Gassmann. 1996. A polyoma-based episomal vector efficiently expresses exogenous genes in mouse embryonic stem cells. Nucleic acids res. 24:3707-3713. 10. Clark, J. B. and M. G. Kidwell. 1997. A phylogenetic perspective on P transposable element evolution in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94:11428-11433. 11. Clarke, H. J., S. Varmuza, V. R. Prideaux, and J. Rossant. 1988. The development potential of parthenogenetically derived cells in chimeric mouse embryos: implications for action of imprinted genes. Development. 104:175-182. 12. Coffin, J. M. 1995. Retrovirus variation and Evolution, p. 221-244. In Geoffrey M. Cooper, Rayla Greenbeg Temin, and Bill Sugden (eds.), The DNA Provirus: Howard Temin's Scientific Legacy. American Society of Microbiology, Washington,DC. 13. Dirksen, E. R. and J. A. Levy. 1977. Virus-like particles in placentas from normal individuals and patients with systemic lupus erythematosus. J. Natl. Cancer Inst. 59:1187-1192. 14. Djaffar, I., L. Dianoux, S. Leibovich, L. Kaplan, R. Emanoil-Ravier, and J. Peries. 1990. Detection of IAP related transcripts in normal and transformed rat cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 169:222-231. 15. Doerfler, W. 1991. Patterns of DNA methylation--evolutionary vestiges of foreign DNA inactivation as a host defense mechanism. A proposal. Biol. Chem. Hoppe. Seyler. 372:557-564. 16. Doerfler, W. 1996. A new concept in (adenoviral) oncogenesis: integration of foreign DNA and its consequences. Biochim. Biophys. Acta 1288:F79-F99. 17. Eicher, E. M., K. W. Hutchison, S. J. Phillips, P. K. Tucker, and B. K. Lee. 1989. A repeated segment on the mouse Y chromosome is composed of retroviral-related, Y-enriched and Y-specific sequences. Genetics 122:181-192. 18. Fearon, D. T. and R. M. Locksley. 1996. The instructive role of innate immunity in the acquired immune response. Science 272:50-53. 19. Fennelly, J., K. Harper, S. Laval, E. Wright, and M. Plumb. 1996. Co-amplification to tail-to-tail copies of MuRVY and IAPE retroviral genomes on the Mus musculus Y chromosome. Mamm. Genome. 7:31-36. 20. Fiegl, M., E. Strasser-Wozak, S. Geley, A. Gsur, J. Drach, and R. Kofler. 1995. Glucocorticoid-mediated immunomodulation: hydrocortisone enhances immunosuppressive endogenous retroviral protein (p15E) expression in mouse immune cells. Clin. Exp. Immunol. 101:259-264. 21. Finlay, B. B. and S. Falkow. 1997. Common themes in microbial pathogenicity revisited. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 61:136-169. 22. Franke-Ullmann, G., C. Pfortner, P. Walter, C. Steinmuller, M. L. Lohmann-Matthes, L. Kobzik, and J. Freihorst. 1995. Alteration of pulmonary macrophage function by respiratory syncytial virus infection in vitro. J. Immunol. 154:268-280. 23. Gallichan, W. S. and K. L. Rosenthal. 1995. Specific secretory immune responses in the female genital tract following intranasal immunization with a recombinant adenovirus expressing glycoprotein B of herpes simplex virus. Vaccine 13:1589-1595. 24. Gassmann, M., G. Donoho, and p. Berg. 1995. Maintenance of an extrachromosomal plasmid vector in mouse embryonic stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 92:1292-1296. 25. Good, R. A., M. Ogasawara, W. T. Liu, E. Lorenz, and N. K. Day. 1990. Immunosuppressive actions of retroviruses. Lymphology 23:56-59. 26. Guilbert, L., S. A. Robertson, and T. G. Wegmann. 1993. The trophoblast as an integral component of a macrophage- cytokine network. Immunol. Cell Biol. 71:49-57. 27. Haddad, E. K., A. J. Duclos, W. S. Lapp, and M. G. Baines. 1997. Early embryo loss is associated with the prior expression of macrophage activation markers in the decidua. J. Immunol. 158:4886-4892. 28. Handwerger, S. 1994. A critical role for interleukin-1 (IL-1) and the type 1 IL-1 receptor in blastocyst implantation. Endocrinology 134:519-520. 29. Haraguchi, S., R. A. Good, G. J. Cianciolo, and N. K. Day. 1992. A synthetic peptide homologous to retroviral envelope protein down-regulates TNF-alpha and IFN-gamma mRNA expression. J. Leukoc. Biol. 52:469-472. 30. Haraguchi, S., R. A. Good, and N. K. Day. 1995. Immunosuppressive retroviral peptides: cAMP and cytokine patterns. Immunol. Today 16:595-603. 31. Head, J. R. 1991. Rodent maternal-fetal immune interactions. Curr. Opin. Immunol. 3:767-771. 32. Hirose, Y., M. Takamatsu, and F. Harada. 1993. Presence of env genes in members of the RTVL-H family of human endogenous retrovirus-like elements. Virology 192:52-61. 33. Hohenadl, C., C. Leib-Mosch, R. Hehlmann, and V. Erfle. 1996. Biological significance of human endogenous retroviral sequences. J. Acquir. Immune. Defic. Syndr. Hum. Retrovirol. 13 Suppl 1:S268-S273. 34. Hojman-Montes de Oca, F., L. Dianoux, J. Peries, and R. Emanoil-Ravicovitch. 1983. Intracisternal A particles: RNA expression and DNA methylation in murine teratocarcinoma cell lines. J. Virol. 46:307-310. 35. Howe, C. C. and G. C. Overton. 1986. Expression of the intracisternal A-particle is elevated during differentiation of embryonal carcinoma cells. Mol. Cell Biol. 6:150-157. 36. Howe, C. C. and G. C. Overton. 1986. Expression of the intracisternal A-particle is elevated during differentiation of embryonal carcinoma cells. Mol. Cell Biol. 6:150-157. 37. Hunt, J. S. and J. W. Pollard. 1992. Macrophages in the uterus and placenta. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 181:39-63. 38. Hunziker, R. D. and T. G. Wegmann. 1986. Placental immunoregulation. Crit. Rev. Immunol. 6:245-285. 39. Jaenisch, R., K. Harbers, D. Jahner, C. Stewart, and H. Stuhlmann. 1982. DNA methylation, retroviruses, and embryogenesis. J. Cell Biochem. 20:331-336. 40. Johnson, P. M. 1993. Immunobiology of the human placental trophoblast. Exp. Clin. Immunogenet. 10:118-122. 41. King, A., S. E. Hiby, S. Verma, T. Burrows, L. Gardner, and Y. W. Loke. 1997. Uterine NK cells and trophoblast HLA class I molecules. Am. J. Reprod. Immunol. 37:459-462. 42. Kuff, E. L. and J. W. Fewell. 1985. Intracisternal A-particle gene expression in normal mouse thymus tissue: gene products and strain-related variability. Mol. Cell Biol. 5:474-483. 43. Kuff, E. L., J. A. Mietz, M. L. Trounstine, K. W. Moore, and C. L. Martens. 1986. cDNA clones encoding murine IgE-binding factors represent multiple structural variants of intracisternal A-particle genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 83:6583-6587. 44. Lande, I. J. 1986. Systemic immunity developing from intrauterine antigen exposure in the nonpregnant rat. J. Reprod. Immunol. 9:57-66. 45. Larsson, E., A. C. Andersson, and B. O. Nilsson. 1994. Expression of an endogenous retrovirus (ERV3 HERV-R) in human reproductive and embryonic tissues--evidence for a function for envelope gene products. Ups. J. Med. Sci. 99:113-120. 46. Larsson, E., N. Kato, and M. Cohen. 1989. Human endogenous proviruses. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 148:115-132. 47. Lavine, M. D. and N. E. Beckage. 1995. Polydnaviruses: potent mediators of host insect immune dysfunction. Parasitology Today 11:368-378. 48. Li, M., J. Muller, V. Rao, V. Hearing, K. Lueders, and E. Gorelik. 1996. Loss of intracisternal A-type retroviral particles in BL6 melanoma cells transfected with MHC class I genes. J. Gen. Virol. 77:2757-2765. 49. Lin, H., T. R. Mosmann, L. Guilbert, S. Tuntipopipat, and T. G. Wegmann. 1993. Synthesis of T helper 2-type cytokines at the maternal-fetal interface. J. Immunol. 151:4562-4573. 50. Loke, Y. W. and A. King. 1997. Immunology of human placental implantation: clinical implications of our current understanding. Mol Med Today 3:153-159. 51. Lower, R., J. Lower, and R. Kurth. 1996. The viruses in all of us: characteristics and biological significance of human endogenous retrovirus sequences. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93:5177-5184. 52. Luria, S. E. 1959. Viruses: A survey of some current problems, p. 1-10. In A. Isaacs and B. W. Lacey (eds.), Virus Growth and Variation. Cambridge University Press, London, England. 53. Manor, H. 1985. Patterns of methylation of polyomavirus DNA in polyoma- transformed rat cells. J. Virol. 56:734-742. 54. Martens, C. L., T. F. Huff, P. Jardieu, M. L. Trounstine, R. L. Coffman, K. Ishizaka, and K. W. Moore. 1985. cDNA clones encoding IgE-binding factors from a rat-mouse T-cell hybridoma. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 82:2460-2464. 55. Martin, G. R., L. M. Wiley, and I. Damjanov. 1977. The development of cystic embryoid bodies in vitro from clonal teratocarcinoma stem cells. Dev. Biol. 61:230-244. 56. Nelson, J., J. A. Leong, and J. A. Levy. 1978. Normal human placentas contain RNA-directed DNA polymerase activity like that in viruses. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 75:6263-6267. 57. Nishiguchi, S., R. Sakuma, M. Nomura, Z. Zou, J. Jearanaisilavong, T. Joh, T. Yasunaga, and K. Shimada. 1996. A catalogue of genes in mouse embryonal carcinoma F9 cells identified with expressed sequence tags. J. Biochem. (Tokyo). 119:749-767. 58. Ober, C. 1992. The maternal-fetal relationship in human pregnancy: an immunogenetic perspective. Exp. Clin. Immunogenet. 9:1-14. 59. Parker, P. 1977. An ecological comparison of marsupial and placental patterns of reproduction, p. 273-286. In B. Stonehouse and D. Gilmore (eds.), The biology of marsupials. The macmillan press ltd, New York. 60. Piko, L., M. D. Hammons, and K. D. Taylor. 1984. Amounts, synthesis, and some properties of intracisternal A particle-related RNA in early mouse embryos. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 81:488-492. 61. Renfree, M. B. 1993. Ontogeny, genetic control, and phylogeny of female reproduction in monotreme and therian mammals, p. 4-20. In F. S. Szalay, M. J. Novacek, and M. C. McKenna (eds.), Mammal phylogeny. Springer-verlag, New York. 62. Reuss, F. U. 1992. Expression of intracisternal A-particle-related retroviral element-encoded envelope proteins detected in cell lines. J. Virol 66:1915-1923. 63. Reuss, F. U., W. N. Frankel, K. Moriwaki, T. Shiroishi, and J. M. Coffin. 1996. Genetics of intracisternal-A-particle-related envelope-encoding proviral elements in mice. J. Virol. 70:6450-6454. 64. Reuss, F. U. and H. C. Schaller. 1991. cDNA sequence and genomic characterization of intracisternal A-particle-related retroviral elements containing an envelope gene. J. Virol. 65:5702-5709. 65. Ruegg, C. L., C. R. Monell, and M. Strand. 1989. Identification, using synthetic peptides, of the minimum amino acid sequence from the retroviral transmembrane protein p15E required for inhibition of lymphoproliferation and its similarity to gp21 of human T-lymphotropic virus types I and II. J. Virol. 63:3250-3256. 66. Runic, R., C. J. Lockwood, Y. Ma, B. Dipasquale, and S. Guller. 1996. Expression of Fas ligand by human cytotrophoblasts: implications in placentation and fetal survival. J. Clin. Endocrinol. Metab. 81:3119-3122. 67. Schmidt, D. M., N. K. Sidhu, G. J. Cianciolo, and R. Snyderman. 1987. Recombinant hydrophilic region of murine retroviral protein p15E inhibits stimulated T-lymphocyte proliferation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 84:7290-7294. 68. Shadan, F. F. and L. P. Villarreal. 1995. The evolution of small DNA viruses of eukaryotes: past and present considerations. Virus. Genes. 11:239-257. 69. Sionov, R. V., S. Yagel, R. Har-Nir, and R. Gallily. 1993. Trophoblasts protect the inner cell mass from macrophage destruction. Biol. Reprod. 49:588-595. 70. Smit, A. F., G. Toth, A. D. Riggs, and J. Jurka. 1995. Ancestral, mammalian-wide subfamilies of LINE-1 repetitive sequences. J. Mol. Biol. 246:401-417. 71. Snyderman, R. and G. J. Cianciolo. 1984. Immunosuppresive activity of the retroviral envelope protein P15E and its possible relationship to neoplasia. Immunology Today 5:240-244. 72. Solter, D., L. Shevinsky, B. B. Knowles, and S. Strickland. 1979. The induction of antigenic changes in a teratocarcinoma stem cell line (F9) by retinoic acid. Dev. Biol. 70:515-521. 73. Stoger, H., M. Wilders-Truschnig, H. Samonigg, M. Schmid, T. Bauernhofer, A. Tiran, M. Tas, and H. A. Drexhage. 1993. The presence of immunosuppressive 'p15E-like' factors in the serum and urine of patients suffering from malign and benign breast tumours. Clin. Exp Immunol. 93:437-441. 74. Stoltz, D. 1994. Polydnaviruses, p. 1133-1135. In R. G. Webster and A. Granoff (eds.), Encyclopedia of virology volume three. Academic Press, Inc., San Diego. 75. Stoye, J. P. and J. M. Coffin. 1988. Polymorphism of murine endogenous proviruses revealed by using virus class-specific oligonucleotide probes [published erratum appears in J Virol 1988 Jul;62(7):2530]. J. Virol. 62:168-175. 76. Strickland, S. and V. Mahdavi. 1978. The induction of differentiation of teratocarcinoma stem cells in vitro. Cell 15:393-403. 77. Stromberg, K. and R. Benveniste. 1983. Efficient isolation of endogenous rhesus retrovirus from trophoblast. Virology 128:518-523. 78. Suni, J., T. Wahlstrom, and A. Vaheri. 1981. Retrovirus p30-related antigen in human syncytiotrophoblasts and IgG antibodies in cord-blood sera. Int. J. Cancer 28:559-566. 79. Surani, M. A., S. C. Barton, and M. L. Norris. 1987. Influence of parental chromosomes on spatial specificity in androgenetic-parthenogenetic chimaeras in the mouse. Nature 326:395-397. 80. Surani, M. A., H. Sasaki, A. C. Ferguson-Smith, N. D. Allen, S. C. Barton, P. A. Jones, and W. Reik. 1993. The inheritance of germline-specific epigenetic modifications during development. Philos. Trans. R. Soc. Lond. Biol. 339:165-172. 81. Szathmary, E. and J. M. Smith. 1995. The major evolutionary transitions. Nature 1. 374:227-232. 82. Toltzis, P., T. Mourton, and T. Magnuson. 1993. Effect of zidovudine on preimplantation murine embryos. Antimicrob. Agents Chemother. 37:1610-1613. 83. Tonjes, R. R., C. Limbach, R. Lower, and R. Kurth. 1997. Expression of human endogenous retrovirus type K envelope glycoprotein in insect and mammalian cells. J. Virol. 71:2747-2756. 84. Ueno, H., M. Imamura, and K. Kikuchi. 1983. Frequency and antigenicity of type C retrovirus-like particles in human placentas. Virchows Arch. A. Pathol. Anat. Histopathol. 400:31-41. 85. Urnovitz, H. B. and W. H. Murphy. 1996. Human endogenous retroviruses: nature, occurrence, and clinical implications in human disease. Clin. Microbiol. Rev. 9:72-99. 86. Venables, P. J., S. M. Brookes, D. Griffiths, R. A. Weiss, and M. T. Boyd. 1995. Abundance of an endogenous retroviral envelope protein in placental trophoblasts suggests a biological function. Virology 211:589-592. 87. Villareal, L. P. 1997. On viruses, sex, and motherhood. J. Virol. 71:859-865. 88. Wegmann, T. G. and L. J. Guilbert. 1992. Immune signalling at the maternal-fetal interface and trophoblast differentiation. Dev. Comp. Immunol. 16:425-430. 89. Wilkinson, D. A., N. L. Goodchild, T. M. Saxton, S. Wood, and D. L. Mager. 1993. Evidence for a functional subclass of the RTVL-H family of human endogenous retrovirus-like sequences. J. Virol. 67:2981-2989. 90. Wivel, N. A. and G. H. Smith. 1971. Distribution of intracisternal A-particles in a variety of normal and neoplastic mouse tissues. Int. J. Cancer 7:167-175. 91. Yanai, J., T. Doetchman, N. Laufer, J. Maslaton, S. Mor-Yosef, A. Safran, M. Shani, and D. Sofer. 1995. Embryonic cultures but not embryos transplanted to the mouse's brain grow rapidly without immunosuppression. Int. J. Neurosci. 81:21-26. To update this Web page, please contact Einstein@uci.edu<SPAN style="mso-spacerun: yes">&nbsp; </SPAN>Last Updated 7/14/1999 </FONT></P></DIV>
<DIV>&nbsp;</DIV>
<DIV>In a message dated 11/22/2004 8:43:11 PM Eastern Standard Time, ursus@earthlink.net writes:</DIV>
<BLOCKQUOTE style="PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 5px; BORDER-LEFT: blue 2px solid"><FONT face=Arial>It's a provocative idea, isn't it? Invisible mutations, occurring at the<BR>metabolic level, in the "infrastructure," so to speak, but not manifesting<BR>in large-scale phenotypic changes. <BR><BR>However, I think it's also apparent that all organisms today have a set of<BR>"grammatically correct" bauplan variations that can be called upon in<BR>incremental (but not gradual) stages in response to environmental challenges<BR>over perhaps hundreds or thousands of years in larger animals, and tens of<BR>years in insects, and days or weeks in bacteria. <BR><BR>The best recent example is the reoccurrence of wings in stick insects...<BR><BR>Best wishes!<BR><BR>Greg&nbsp; <BR><BR>-----Original Message-----<BR>From: paleopsych-bounces@paleopsych.org<BR>[mailto:paleopsych-bounces@paleopsych.org] On Behalf Of Geraldine Reinhardt<BR>Sent: Monday, November 22, 2004 5:32 PM<BR>To: The new improved paleopsych list<BR>Subject: Re: [Paleopsych] is evolutionary change stockpiled?<BR><BR>Could be.&nbsp; Check with Greg Bear.<BR><BR>Gerry Reinhart-Waller<BR>Independent Scholar<BR>http://www.home.earthlink.net/~waluk<BR><BR>----- Original Message ----- <BR>From: "Steve Hovland" &lt;shovland@mindspring.com&gt;<BR>To: "'The new improved paleopsych list'" <BR>&lt;paleopsych@paleopsych.org&gt;<BR>Sent: Monday, November 22, 2004 4:15 PM<BR>Subject: RE: [Paleopsych] is evolutionary change <BR>stockpiled?<BR><BR><BR>&gt; Is it possible that there are incremental changes<BR>&gt; in the environment that don't require an immediate<BR>&gt; outward response, but which do cause a series of<BR>&gt; "invisible" mutations which suddenly manifest when<BR>&gt; the environmental changes reach some triggering <BR>&gt; level?<BR>&gt;<BR>&gt; Steve Hovland<BR>&gt; www.stevehovland.net<BR>&gt;<BR>&gt;<BR>&gt; -----Original Message-----<BR>&gt; From: HowlBloom@aol.com [SMTP:HowlBloom@aol.com]<BR>&gt; Sent: Monday, November 22, 2004 3:42 PM<BR>&gt; To: paleopsych@paleopsych.org<BR>&gt; Subject: [Paleopsych] is evolutionary change <BR>&gt; stockpiled?<BR>&gt;<BR>&gt; &lt;&lt; File: ATT00005.txt; charset = UTF-8 &gt;&gt;&nbsp; &lt;&lt; File: <BR>&gt; ATT00006.html; charset = UTF-8 &gt;&gt;&nbsp; &lt;&lt; File: <BR>&gt; ATT00007.txt &gt;&gt;<BR>&gt; _______________________________________________<BR>&gt; paleopsych mailing list<BR>&gt; paleopsych@paleopsych.org<BR>&gt; http://lists.paleopsych.org/mailman/listinfo/paleopsych<BR>&gt; <BR><BR><BR>_______________________________________________<BR>paleopsych mailing list<BR>paleopsych@paleopsych.org<BR>http://lists.paleopsych.org/mailman/listinfo/paleopsych<BR><BR><BR>_______________________________________________<BR>paleopsych mailing list<BR>paleopsych@paleopsych.org<BR>http://lists.paleopsych.org/mailman/listinfo/paleopsych</FONT></BLOCKQUOTE></DIV>
<DIV></DIV></DIV>
<DIV>&nbsp;</DIV>
<DIV><FONT lang=0 face=Arial size=2 FAMILY="SANSSERIF" PTSIZE="10">----------<BR>Howard Bloom<BR>Author of The Lucifer Principle: A Scientific Expedition Into the Forces of History and Global Brain: The Evolution of Mass Mind From The Big Bang to the 21st Century<BR>Visiting Scholar-Graduate Psychology Department, New York University; Core Faculty Member, The Graduate Institute<BR>www.howardbloom.net<BR>www.bigbangtango.net<BR>Founder: International Paleopsychology Project; founding board member: Epic of Evolution Society; founding board member, The Darwin Project; founder: The Big Bang Tango Media Lab; member: New York Academy of Sciences, American Association for the Advancement of Science, American Psychological Society, Academy of Political Science, Human Behavior and Evolution Society, International Society for Human Ethology; advisory board member: Youthactivism.org; executive editor -- New Paradigm book series.<BR>For information on The International Paleopsychology Project, see: www.paleopsych.org<BR>for two chapters from <BR>The Lucifer Principle: A Scientific Expedition Into the Forces of History, see www.howardbloom.net/lucifer<BR>For information on Global Brain: The Evolution of Mass Mind from the Big Bang to the 21st Century, see www.howardbloom.net<BR></FONT></DIV></BODY></HTML>