Itu terjadi pada saat yang penting dalam perkembangan embrio. Dalam waktu singkat antara pembuahan dan implantasi, sel punca embrio bersifat pluripoten, diberkahi dengan kemampuan untuk menjadi jenis sel apa pun. Ketika mereka membelah, membuat salinan persis dari diri mereka sendiri, putri mereka mewarisi sifat majemuk ini. Tetapi jika sel menumpuk terlalu banyak kerusakan DNA, mereka tidak lagi dapat bereplikasi dengan sempurna—dan embrio tidak mampu berkembang sepenuhnya. Sel-sel ini “harus mati agar sesuatu bisa maju,” kata Carol B. Ware, ahli biologi sel punca dan profesor emeritus di College of Washington yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Makalah baru ini adalah hasil dari analisis komputasi yang sangat besar, yang melibatkan para peneliti di Jerman, Spanyol, dan Inggris Raya, untuk lebih memahami peran retrovirus kuno dalam perkembangan embrionik awal — bagaimana mereka membahayakan, dan bagaimana mereka membantu. Itu muncul dari pekerjaan yang telah dilakukan Singh sebagai mahasiswa PhD di Max Delbrück Middle di Berlin, ketika dia mengumpulkan kumpulan knowledge dari 11 studi untuk dengan susah payah melacak sel induk embrionik individu dari pembuahan hingga implantasi.

Dia menjalankan analisis yang mengelompokkan sel berdasarkan kesamaan ekspresi gen mereka. Sebagian besar dikelompokkan menurut penanda genetik yang menentukan nasib mereka di dalam embrio yang sedang tumbuh—misalnya, jika mereka akan menjadi bagian dari ektoderm, pendahulu sel kulit dan otak, atau endoderm, yang berkembang menjadi jaringan pernapasan dan pencernaan.

Tapi satu cluster tampaknya tidak ditandai untuk masa depan apa pun. Sebaliknya, sel memiliki tanda kerusakan DNA dan prekursor untuk apoptosis, mekanisme terkontrol yang digunakan tubuh untuk menyisihkan sel yang stres atau rusak. Kerusakan ini, menurut dugaan Singh, adalah kartu telepon LINE-1. Tim Singh menjuluki sel-sel yang rusak ini sebagai “REjects”, merujuk pada penyebab kematiannya: RE untuk “retroelements” seperti LINE-1, “rejected” dari embrio yang sedang tumbuh.

Pada hari kelima embrio setelah pembuahan, tim Singh menemukan, REject penghancur diri masih ada di samping sel-sel sehat yang akan mereka korbankan sendiri untuk dilindungi. Tapi sel-sel yang masih hidup mengekspresikan sesuatu yang tidak bisa dilakukan oleh REjects: HERVH. Meskipun penyerbu kuno lainnya, sebenarnya HERVH menekan LINE-1, melindungi sel-sel berpotensi majemuk dari bahaya dan memastikan bahwa mereka dapat terus membelah. “Ini semacam hubungan romantis,” kata Singh. “Retrovirus ini telah menginvasi untuk mematikan sistem, dan sekarang mereka bekerja untuk melindungi sistem dari retrovirus lain.”

Embrio berumur lima hari dikelilingi oleh lapisan luar sel yang akan segera menjadi plasenta. LINE-1 juga aktif di dalam sel-sel ini, tetapi tidak seperti REject, mereka tidak mati. Singh menduga bahwa karena plasenta hanya bertahan selama sembilan bulan, bukan seumur hidup, sel-selnya tidak bertahan cukup lama untuk merusak materi DNA.

Temuan ini “luar biasa,” kata Ware. Tapi menarik kesimpulan kuat tentang perkembangan embrio di dalam rahim berdasarkan studi laboratorium itu rumit. Sementara ekspresi LINE-1 dan HERVH tampak saling eksklusif—REjects mengekspresikan LINE-1 dan bukan HERVH, dan sebaliknya untuk sel yang bertahan hidup—para peneliti ini tidak memiliki cara untuk menemukan bukti langsung bahwa HERVH mengendalikan LINE-1, kata Cedric Feschotte, profesor biologi molekuler dan genetika di Universitas Cornell yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Ware menambahkan bahwa juga tidak diketahui apakah REject hanyalah sampah, atau apakah mereka memiliki peran fungsional, meskipun singkat, dalam perkembangan embrio.