就在我們想到章魚的時候太奇怪了事實證明,它們和它們的頭足類同胞的進化方式與地球上幾乎所有其他生物體都不同。
令人驚訝的是,去年 4 月,科學家發現章魚以及一些魷魚和墨魚物種會定期編輯其 RNA(核糖核酸)序列以適應環境。
這很奇怪,因為這實際上並不是多細胞動物通常發生的適應方式。當一個有機體發生某種根本性的變化時,它通常始於基因突變——DNA 的變化。
然後,這些基因變化被 DNA 的分子助手 RNA 轉化為行動。你可以將 DNA 指令視為食譜,同時RNA是廚師它協調每個細胞廚房的烹飪,產生維持整個有機體運作所需的蛋白質。
但RNA並不是只是盲目地執行指令——有時它會即興發揮一些成分,改變細胞中產生的蛋白質,這是一個罕見的過程,稱為RNA編輯。
當這樣的編輯發生時,它可以改變蛋白質的工作方式,使生物體能夠微調其遺傳訊息,而無需實際經歷任何基因突變。但大多數生物體並不真正在乎這種方法,因為它很混亂,而且更容易引發問題而不是解決問題。
Anna Vlasits 表示:“研究這類事物的人一致認為,大自然嘗試過 RNA 編輯,發現它不夠理想,然後基本上放棄了它。”報告為有線。
但頭足類動物似乎沒有得到這個備忘錄。
2015年研究人員發現,普通烏賊的神經系統中超過 60% 的 RNA 都已被編輯。這些編輯本質上改變了它的大腦生理機能,大概是為了適應海洋中的各種溫度條件。
2017 年,研究小組返回時,得到了更驚人的發現——至少有兩種章魚和一種墨魚經常做同樣的事情。畫畫進化比較,他們也觀察了鸚鵡螺和腹足動物蛞蝓,發現它們缺乏 RNA 編輯能力。
“這表明高水平的 RNA 編輯通常不是軟體動物的事情;它是頭足類動物的發明,”說共同首席研究員、美國海洋生物實驗室的約書亞‧羅森塔爾 (Joshua Rosenthal)。
研究人員分析了這些動物體內數十萬個 RNA 記錄位點,這些動物屬於膠體亞綱頭足類動物。他們發現巧妙的 RNA 編輯在鞘狀神經系統中尤其常見。
「我想知道這是否與它們極其發達的大腦有關,」美國威斯塔研究所的遺傳學家 Kazuko Nishikura(未參與這項研究)告訴 Ed Yong在大西洋報。
確實,鞘形頭足類非常聰明。有無數引人入勝的章魚逃脫藝術家故事在那裡,更不用說使用工具的證據,還有紐西蘭水族館裡的那個八臂傢伙誰學會了拍攝人物。 (是的,真的。)
因此,章魚的智慧可能來自於它們非常規地高度依賴 RNA 編輯來維持大腦運轉,這無疑是一個令人信服的假設。
“這些頭足類動物發生了一些根本不同的事情,”羅森塔爾說。
但這不僅僅是因為這些動物善於根據需要修復它們的RNA——研究小組發現這種能力伴隨著獨特的進化權衡,這使它們與動物世界的其他動物區分開來。
就一般的基因組演化(如上所述,使用基因突變的演化)而言,膠體的演化非常非常緩慢。研究人員聲稱這是必要的犧牲——如果你找到了一個可以幫助你生存的機制,就繼續使用它。
“這裡的結論是,為了保持這種編輯RNA的靈活性,膠體動物不得不放棄在周圍區域進化的能力——很多,”羅森塔爾說。
下一步,該團隊將開發頭足類動物的遺傳模型,以便他們能夠追蹤這種 RNA 編輯是如何以及何時開始的。
“它可能像溫度變化一樣簡單,也可能像經歷、一種記憶形式一樣複雜,”羅森塔爾說。
研究結果發表於細胞。
這個故事的一個版本最初發佈於 2017 年。