Главоногите като октоподи, калмари и сепии са високоинтелигентни животни със сложна нервна система. Екип от изследователи сега показа, че еволюцията им е свързана с драматично разширяване на репертоара им от микроРНК.
Ако се върнем достатъчно назад в еволюционната история, ще се сблъскаме с последния известен общ предшественик на хората и главоногите: примитивно червееподобно животно с минимална интелигентност и прости очни точки.
По-късно животинското царство се разделя на две групи организми - такива с гръбнак и такива без гръбнак. Докато гръбначните животни, особено приматите и другите бозайници, продължават да развиват големи и сложни мозъци с разнообразни когнитивни способности, безгръбначните животни не го правят. С едно изключение: главоногите.
Учените отдавна се питат защо толкова сложна нервна система се е развила само при тези мекотели.
Сега международен екип, ръководен от изследователи от Центъра "Макс Делбрюк" и колежа "Дартмут" в САЩ, посочва възможна причина.
В статия, публикувана в списание Science Advances, те обясняват, че октоподите притежават значително разширен репертоар от микроРНК (miRNA) в нервната си тъкан - отражение на подобно развитие, настъпило при гръбначните животни.
"И така, това ни свързва с октоподите!" - казва професор Николаус Райевски (Nikolaus Rajewsky), научен директор на Берлинския институт за медицинска системна биология към Центъра "Макс Делбрюк" (MDC-BIMSB), ръководител на Лабораторията за системна биология на геннорегулаторните елементи и автор на статията.
Той обяснява, че това откритие вероятно означава, че miRNA играят фундаментална роля в развитието на сложните мозъци.
Октоподите имат както централен мозък, така и периферна нервна система - такава, която е способна да действа самостоятелно. Кредит: Nir Friedman
През 2019 г. Райевски прочита публикация за генетични анализи, проведени върху октоподи. Учените са открили, че при тези главоноги се извършва многократно редактиране на РНК - това означава, че те широко използват определени ензими, които могат да прекодират тяхната РНК.
"Това ме накара да се замисля, че октоподите може да са добри не само в редактирането, но и да имат други трикове с РНК в ръкава си", спомня си Райевски. И така той започва сътрудничество с морската изследователска станция Stazione Zoologica Anton Dohrn в Неапол, която му изпраща проби от 18 различни вида тъкани от мъртви октоподи.
Резултатите от тези анализи са изненадващи: "Наистина имаше много случаи на редактиране на РНК, но не в области, които според нас представляват интерес", разказва Райевски.
Най-интересното откритие всъщност е драматичното разширяване на една добре позната група РНК гени - микроРНК. Открити са общо 42 нови семейства микроРНК - конкретно в нервната тъкан и най-вече в мозъка. Като се има предвид, че тези гени са се запазили по време на еволюцията на главоногите, екипът стига до заключението, че те очевидно са били полезни за животните и следователно са функционално важни.
Райевски изследва микроРНК повече от 20 години. Вместо да се транслират в месинджър РНК, които предават инструкциите за производството на протеини в клетката, тези гени кодират малки парчета РНК, които се свързват с месинджър РНК и по този начин влияят върху производството на протеини. Тези места за свързване също са се запазили през цялата еволюция на главоногите - още един признак, че тези нови микроРНК са от функционално значение.
Главоноги, играещи си с микроРНК (жълто): микроРНК може да са свързани с появата на сложни мозъци при главоногите. Кредит: Grygoriy Zolotarov
Нови семейства микроРНК
"Това е третото по големина разширяване на семействата на микроРНК в животинския свят и най-голямото извън гръбначните животни", отбелязва водещият автор д-р Григорий Золотаров, украински учен, който стажува в лабораторията на Райевски в MDC-BIMSB, докато завършва медицина в Прага.
"За да добиете представа за мащабите, стридите, които също са мекотели, са придобили само пет нови семейства микроРНК от последните си предци, които са споделяли с октоподите - докато октоподите са придобили 90!" Стридите, добавя Золотаров, не са известни точно с интелигентността си.
Увлечението на Райевски по октоподите започва преди години, по време на едно вечерно посещение в аквариума в залива Монтерей в Калифорния.
"Видях едно същество, което седеше на дъното на аквариума, и прекарахме няколко минути - така си мислех - гледайки се един друг." Той обяснява, че да се взираш в очите на октопод е много по-различно от това да гледаш риба: "Не е много научно, но очите им излъчват интелигентност." Октоподите имат подобни на човешките сложни очи - "камери".
Всъщност човешките очи (а и тези на главоногите) са част от класификация, известна като „очи - камера“. И точно като фотоапарат, те не могат да функционират без наличието на светлина. Когато светлината попадне в очите, тя се фокусира от окото по начин, подобен на обектив на фотоапарат. Този процес позволява изображенията, които виждаме, да изглеждат ясни и резки, а не замъглени.
От еволюционна гледна точка октоподите са уникални сред безгръбначните животни. Те имат както централен мозък, така и периферна нервна система - която е способна да действа самостоятелно.
Ако октоподът изгуби пипало, то остава чувствително на допир и все още може да се движи.
Причината, поради която октоподите са единствени, които са развили толкова сложни мозъчни функции, може да се крие във факта, че те използват крайниците си много целенасочено - например като инструменти за отваряне на черупки.
Кокосовите октоподи са едни от най-интелигентните безгръбначни животни в света: Те използват инструменти, носят със себе си укрития и ходят по дъното, много подобно на хората.
Октоподите показват и други признаци на интелигентност: Те са много любопитни и могат да запомнят неща. Могат също така да разпознават хората и всъщност харесват някои повече от други.
Изследователите вече смятат, че те дори сънуват, тъй като по време на сън променят цвета и структурата на кожата си.
Същества, подобни на извънземни
"Казват, че ако искате да срещнете извънземен, гмуркайте се и се сприятелете с октопод", разказва Райевски.
Сега той планира да обедини усилията си с други изследователи на октоподи, за да създаде европейска мрежа, която ще позволи по-голям обмен между учените. Въпреки че понастоящем общността е малка, Райевски заявява, че интересът към октоподите нараства в световен мащаб, включително сред изследователите на поведението. Той споделя, че е очарователно да се анализира форма на интелигентност, която се е развила напълно независимо от нашата. Но това не е лесно: "Ако правите тестове с тях, използвайки малки закуски като награди, те скоро губят интерес. Поне така ми казват моите колеги", разказва Раджевски.
"Тъй като октоподите не са типични моделни организми, нашите молекулярно-биологични инструменти бяха много ограничени", обяснява Золотаров. "Затова все още не знаем точно кои видове клетки експресират новите микроРНК".
Сега екипът на Раевски планира да приложи техника, разработена в лабораторията на Райевски, която ще направи клетките в тъканите на октоподите видими на молекулярно ниво.
Справка: “MicroRNAs are deeply linked to the emergence of the complex octopus brain”25 November 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.add9938
Източник: Highly Intelligent: What Octopus and Human Brains Have in Common, Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари