章鱼复杂生命的进化与遗传“暗物质”

Octopuses已抓获科学家和公众的关注与他们的非凡的智慧,包括使用工具,从事创造性的发挥和解决问题,甚至逃避水族馆。现在,他们的灵敏度可能提供一个关键链接在理解复杂的生命和认知的发展,包括人类的大脑。

达特茅斯研究人员牵头的一个国际研究小组和马克斯·德尔布吕克中心在德国报告在《科学》杂志上的进步章鱼是第一个知道invertebrates-creatures缺乏支柱,占大约95%的动物物种含有大量的基因调控的分子称为小分子核糖核酸。

章鱼两个物种的基因显示增加microRNAs-which与发展先进的细胞与特定的函数进化时间,迄今为止只在人类发现,哺乳动物和其他脊椎动物。

小分子核糖核酸被称为“暗物质”的动物genome-they不要让蛋白质,但他们调节蛋白的表达。——生物科学教授凯文·彼得森

结合已知的章鱼情报时,发现理论提供了重要的支持,小分子核糖核酸是智慧生命的进化的关键,说共同通讯作者凯文·彼得森教授生物科学。章鱼的神经系统和squids-which都属于一个类型的软体动物被称为cephalopods-evolved独立于脊椎动物。然而,小分子核糖核酸的患病率在章鱼和脊椎动物建议共同作用的分子在先进的认知。

“小分子核糖核酸被称为“暗物质”的动物genome-they不要让蛋白质,但他们调节蛋白的表达,”彼得森说,他指的是假设形式的物质被认为构成宇宙的大部分。

“这是唯一的实例的所有无脊椎动物戏剧性的microRNA增加和这些基因都表达了在大脑中,”他说。“这总是一个大测试假说,它不是特定于脊椎动物。这是一个大型复杂的生活,我们发现了秘密和复杂的生活是小分子核糖核酸的秘密。”

小分子核糖核酸是首次报道于1993年由维克多·安布罗斯·达特茅斯教授从1992年到2007年是谁现在麻省大学医学院教授。在2005年,安布罗斯·收到基础生命科学研究最古老的奖项之一,路易斯·罗森斯蒂尔在基础医学研究奖杰出的工作,为自己的发现和后续研究。

近15年来,彼得森和他的研究小组已经测序各种动物物种的基因,以小分子核糖核酸与复杂的组织开发和大脑进化。最新的纸,彼得森的小组在实验室的共同通讯作者尼古拉斯Rajewsky,争取民主变革运动的系统生物学教授,有丰富的RNA章鱼物种的数据,特别是常见的章鱼(章鱼寻常的)。

彼得森的研究表明生物如胎盘类哺乳动物的基因在数量和复杂性增加了在进化过程中也表现出小分子核糖核酸的浓度增加。另一方面,生物等寄生虫已经失去了祖先的基因——而microRNAs-as他们已经变得不那么复杂。

“为了有新的认知能力和行为需要新的细胞类型,”Peterson说。“两个地方在胎盘类哺乳动物,cephalopods-is也,我们看到这些microRNA-expressed基因。动物似乎没有太大的改变在过去的5亿年里没有很多小分子核糖核酸。”

“每次我们已经测试了这一假说,我们觉得很可行的,而且我们无法反驳。这就是本文特别令人兴奋,”他说。

在最新的研究中,Peterson和作者彼得“翠”22日通过原始数据从章鱼小分子核糖核酸测序物种和识别特定序列中新的或已经发现了这些动物。他们的工作提供了组织和注释数据集至关重要本文的发现,“翠说,谁在彼得森的实验室工作了大约两年本科帮助建立和更新实验室微rna的在线数据库,MirGeneDB。

“我特别记得找一个新微rna和实现是多么令人难以置信的是第一个看到这个生物分子在写作,“证据说。“这项工作使我的论文在我建立在神经科学的研究小分子核糖核酸研究如何使用这些分子的存在在人类血液检测胶质母细胞瘤患者(晚期脑癌)增长。没有我的基本经验与彼得森教授,我从来没有能够完成艰巨的论文和成功的发现可以帮助病人的方法。”

章鱼拥有一个不同寻常的智力。2016年,章鱼命名漆黑的国际头条新闻后逃离新西兰的国家水族馆通过滑动他的坦克和差距拉自己几脚在地板上近150英尺的排水管导致和他的自由。章鱼也被观察到的收集和建立避难所从废弃椰子壳,并使用水流玩抓各种对象。

这种情报可能源于小分子核糖核酸的细胞功能多元化,研究合作者巴斯蒂安·弗洛姆说,他大学的一个研究小组领导人Tromsø在挪威与彼得森国际经济合作实验室的微rna研究和构建在线数据库。

复杂有机体的细胞执行特殊任务,这意味着周围细胞需要校准进行额外的功能,弗洛姆说。

“小分子核糖核酸就像电灯开关和调光器可以打开和管理数以千计的蛋白质的表达在细胞和指定细胞能做什么,”弗洛姆说。“这是一个数字游戏。牡蛎和蛞蝓小分子核糖核酸,但尤其是在cephalopods-and octopus-there爆炸的与他们的情报。”

参考:Zolotarov G,弗洛姆B, Legnini我,等。小分子核糖核酸深感与大脑复杂的章鱼的出现。Sci副词。2022;8 (47):eadd9938。doi:10.1126 / sciadv.add9938

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