就在我们想到章鱼的时候太奇怪了事实证明,它们和它们的头足类同胞的进化方式与地球上几乎所有其他生物体都不同。
令人惊讶的是,去年 4 月,科学家发现章鱼以及一些鱿鱼和墨鱼物种会定期编辑其 RNA(核糖核酸)序列以适应环境。
这很奇怪,因为这实际上并不是多细胞动物通常发生的适应方式。当一个有机体发生某种根本性的变化时,它通常始于基因突变——DNA 的变化。
然后,这些基因变化被 DNA 的分子助手 RNA 转化为行动。你可以将 DNA 指令视为食谱,同时RNA是厨师它协调每个细胞厨房的烹饪,产生维持整个有机体运转所需的蛋白质。
但RNA并不只是盲目地执行指令——有时它会即兴发挥一些成分,改变细胞中产生的蛋白质,这是一个罕见的过程,称为RNA编辑。
当这样的编辑发生时,它可以改变蛋白质的工作方式,使生物体能够微调其遗传信息,而无需实际经历任何基因突变。但大多数生物体并不真正在意这种方法,因为它很混乱,而且更容易引发问题而不是解决问题。
Anna Vlasits 表示:“研究此类事物的人们一致认为,大自然尝试过 RNA 编辑,发现它不够理想,然后基本上放弃了它。”报告为有线。
但头足类动物似乎没有得到这个备忘录。
2015年研究人员发现,普通乌贼的神经系统中超过 60% 的 RNA 都已被编辑。这些编辑本质上改变了它的大脑生理机能,大概是为了适应海洋中的各种温度条件。
2017 年,研究小组返回时,得到了更惊人的发现——至少有两种章鱼和一种墨鱼经常做同样的事情。画画进化比较,他们还观察了鹦鹉螺和腹足动物蛞蝓,发现它们缺乏 RNA 编辑能力。
“这表明高水平的 RNA 编辑通常不是软体动物的事情;它是头足类动物的发明,”说联合首席研究员、美国海洋生物实验室的约书亚·罗森塔尔 (Joshua Rosenthal)。
研究人员分析了这些动物体内数十万个 RNA 记录位点,这些动物属于胶体亚纲头足类动物。他们发现巧妙的 RNA 编辑在鞘状神经系统中尤其常见。
“我想知道这是否与它们极其发达的大脑有关,”美国威斯塔研究所的遗传学家 Kazuko Nishikura(未参与这项研究)告诉 Ed Yong在大西洋报。
确实,鞘形头足类动物非常聪明。有无数引人入胜的章鱼逃脱艺术家故事在那里,更不用说使用工具的证据,还有新西兰水族馆里的那个八臂家伙谁学会了拍摄人物。 (是的,真的。)
因此,章鱼的智慧可能来自于它们非常规地高度依赖 RNA 编辑来维持大脑运转,这无疑是一个令人信服的假设。
“这些头足类动物发生了一些根本不同的事情,”罗森塔尔说。
但这不仅仅是因为这些动物善于根据需要修复它们的RNA——研究小组发现这种能力伴随着独特的进化权衡,这使它们与动物世界的其他动物区分开来。
就一般的基因组进化(如上所述,使用基因突变的进化)而言,胶体的进化非常非常缓慢。研究人员声称这是一种必要的牺牲——如果你找到了一种可以帮助你生存的机制,就继续使用它吧。
“这里的结论是,为了保持这种编辑RNA的灵活性,胶体动物不得不放弃在周围区域进化的能力——很多,”罗森塔尔说。
下一步,该团队将开发头足类动物的遗传模型,以便他们能够追踪这种 RNA 编辑是如何以及何时开始的。
“它可能像温度变化一样简单,也可能像经验(一种记忆形式)一样复杂,”罗森塔尔说。
研究结果发表于细胞。
这个故事的一个版本最初发布于 2017 年。