與人類大腦類似,章魚的神經(jīng)組織包含大量microRNA
根據(jù)英國(guó)神經(jīng)科學(xué)家Anil Seth的說法,地球上最像外星生物的物種,就是章魚。一些邊緣理論甚至直接假定章魚就是是外星生物。
然而,有大量證據(jù)表明章魚的進(jìn)化與地球密切相關(guān),由 Max-Delbrück 分子醫(yī)學(xué)中心的系統(tǒng)生物學(xué)家 Nikolaus Rajewsky 領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家剛剛找到了一個(gè)新證據(jù)。
章魚大腦實(shí)際上與人類大腦以及其他脊椎動(dòng)物的大腦存在共通特征:它們的神經(jīng)組織中含有大量的microRNA。
章魚很奇特,也很聰明。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)章魚的大腦幾乎和狗的一樣復(fù)雜。甚至有證據(jù)表明章魚可以做夢(mèng)——在無脊椎動(dòng)物中很罕見。
與其他智能動(dòng)物不同,它們的神經(jīng)系統(tǒng)高度分散,其5億多個(gè)神經(jīng)元中的很大一部分分布在手臂上。每只手臂都能夠獨(dú)立做出決定,甚至可以在被切斷后繼續(xù)對(duì)刺激做出反應(yīng)。
頭足類動(dòng)物復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)和智力一直是個(gè)謎。這些特征在脊椎動(dòng)物中相對(duì)常見,但在無脊椎動(dòng)物中確實(shí)很突出。
章魚和其他頭足類動(dòng)物還有一些非常奇怪的地方。它們的身體可以快速編輯他們的RNA序列以適應(yīng)環(huán)境。這不是通常的適應(yīng)機(jī)制;通常,需要從DNA開始,然后把變化傳遞給RNA。
這讓Rajewsky想知道章魚可能還隱藏著哪些秘密。
Rajewsky團(tuán)隊(duì)分析了從死章魚身上獲得的18份樣本——由意大利 Stazione Zoologica Anton Dohrn 海洋研究所提供——對(duì)主要來自普通章魚的RNA進(jìn)行了測(cè)序。樣本里還包括一整條加利福尼亞雙斑章魚(Octopus bimaculoides)和一條夏威夷短尾魷魚(Euprymna scolopes)。
結(jié)果令人驚訝。
“確實(shí)有很多RNA處于編輯狀態(tài),但那不是我感興趣的地方?!盧ajewsky 解釋說。
他們發(fā)現(xiàn),章魚有很多 microRNA(miRNA)。在普通章魚中找到了164個(gè)miRNA基因,分屬138個(gè)miRNA族;在雙斑章魚中找到了同屬138個(gè)族的162個(gè)miRNA基因。但還找到了42個(gè)新的族,主要是在大腦和神經(jīng)組織中。
miRNA是非編碼 RNA 分子,主要參與調(diào)節(jié)基因表達(dá),與較大的 RNA 分子結(jié)合以幫助細(xì)胞微調(diào)蛋白質(zhì)。
生物學(xué)家 Grygoriy Zolotarov 說:“這是動(dòng)物世界中microRNA家族的第三大擴(kuò)增,也是脊椎動(dòng)物之外最大的。為了理解這一點(diǎn),牡蠣也是軟體動(dòng)物,自它們與章魚共享的最后一個(gè)祖先以來,只獲得了5個(gè)新的microRNA族——而章魚已經(jīng)獲得了90個(gè)!”
唯一可比較的擴(kuò)張發(fā)生在脊椎動(dòng)物身上,盡管規(guī)模略有不同。人類基因組編碼了大約 2600 個(gè)成熟的 miRNA。但章魚 miRNA 家族的數(shù)量與雞和青蛙等動(dòng)物的數(shù)量相當(dāng)。
有趣的是,這并不是章魚大腦和脊椎動(dòng)物大腦之間唯一的相似之處??茖W(xué)家此前發(fā)現(xiàn),人類和章魚的大腦都含有大量轉(zhuǎn)座子。
Rajewsky團(tuán)隊(duì)下一步試圖弄清這些miRNA的意義所在。
“在頭足類動(dòng)物中,miRNA基因庫(kù)的顯著暴增可能表明,它們的特殊神經(jīng)元功能與動(dòng)物復(fù)雜大腦的出現(xiàn)密切相關(guān),并且可能是其所必需的。”