就在我們認為章魚不可能更奇怪的時候, 我們發現它們和它們的頭足類動物的進化方式不同於地球上幾乎所有其他生物。
令人驚訝的是, 去年4月, 科學家們發現章魚和一些魷魚和墨魚一樣, 經常編輯它們的RNA(核糖核酸)序列來適應它們的環境。
這很奇怪, 因為這並不是多細胞動物的適應方式。 當一個有機體以某種基本的方式發生變化時, 它通常以基因突變開始——DNA的改變。
這些基因的變化然後被DNA的分子夥伴RNA轉化為行動。 你可以把DNA指令想像成一個食譜, 而RNA則是在每個細胞的廚房裡安排烹飪的大廚,
但是RNA並不只是盲目地執行指令——偶爾它還會即興發揮一些成分, 改變在細胞中產生的蛋白質, 這是一種叫做RNA編輯的罕見過程。
當這樣的編輯發生時, 它可以改變蛋白質的工作方式, 使生物體在不發生任何基因突變的情況下調整其遺傳信息。 但大多數生物並不真正在意這種方法, 因為它很亂, 而且常常導致問題的解決。
“研究這些東西的人們的共識是, 大自然母親給了RNA編輯一種嘗試, 發現它想要, 而且基本上放棄了它, ”安娜·弗拉斯特在《連線》雜誌上報導。
但是看起來頭足類動物沒有得到這份備忘錄。
研究人員發現, 普通烏賊在其神經系統中已經編輯了超過60%的RNA。 這些編輯本質上改變了它的大腦生理學,
該團隊在2017年返回時, 發現了一個更令人吃驚的發現——至少兩種章魚和一條烏賊定期做同一件事。 為了進行進化的比較, 他們還觀察了諾第留斯號和腹足蛞蝓, 發現它們的rna編輯能力不足。
這表明, 高水準的RNA編輯通常不是軟體動物的事;這是一種coleoid頭足類動物的發明, ”美國海洋生物實驗室的聯合首席研究員Joshua Rosenthal說。
研究人員分析了這些動物中成千上萬的RNA記錄位元點, 這些動物屬於頭足類動物的coleoid子類。 他們發現, 聰明的RNA編輯在coleoid神經系統中尤其常見。
美國Wistar研究所的遺傳學家Kazuko Nishikura並沒有參與這項研究, 他在《大西洋月刊》上說:“我想知道這是否與他們發育極為發達的大腦有關。
coleoid頭足類動物是非常聰明的。 在那裡有無數的吸引人的章魚逃脫藝術家的故事, 更不用說有工具使用的證據, 還有一個在紐西蘭水族館的八名武裝人員, 他學會了給人拍照。
因此, 這是一個令人信服的假說, 章魚的智慧可能來自於他們對RNA編輯的傳統高度依賴, 以保持大腦運轉。
“在這些頭足類動物身上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在需要時修復它們的RNA——研究小組發現, 這種能力有明顯的進化權衡, 這使得它們有別於其他動物世界。
就一般的基因組進化而言(就像上面提到的, 使用基因突變的基因), coleoid的進化非常緩慢。 研究人員稱, 這是一種必要的犧牲——如果你找到了一種能幫助你生存的機制,
羅森塔爾說:“結論是, 為了保持編輯RNA的靈活性, coleoids不得不放棄在周圍地區進化的能力。 ”
下一步, 研究小組將開發頭足類動物的基因模型, 這樣他們就可以追蹤如何以及何時進行RNA編輯。
羅森塔爾說:“這可能是一些簡單的事情, 比如溫度的變化, 或者複雜的經歷, 一種記憶的形式。 ”
研究結果已在《細胞》雜誌上發表。