章鱼将复杂生命的进化与遗传“暗物质”联系起来

O章鱼以其非凡的智力吸引了科学家和公众的注意，包括使用工具、参与创造性游戏和解决问题，甚至从水族馆逃脱。现在，它们的敏锐度可能为理解复杂生命和认知的进化，包括人类大脑的进化，提供了一个关键的环节。

由达特茅斯学院和德国Max Delbrück中心的研究人员领导的一个国际团队该报告发表在《科学进展》杂志上章鱼是已知的第一个含有大量被称为microrna的基因调节分子的无脊椎动物(这种生物没有脊椎，约占动物物种的95%)。

两种章鱼的基因显示，随着进化时间的推移，与具有特定功能的高级细胞发育有关的micrornas增加了，迄今为止，这种现象只在人类、哺乳动物和其他脊椎动物身上发现过。

MicroRNAs被称为动物基因组的“暗物质”，它们不制造蛋白质，但它们调节蛋白质的表达。-凯文·彼得森，生物科学教授

联合通讯作者说，当与章鱼的已知智力相结合时，这些发现为microRNAs是智能生命进化的关键这一理论提供了至关重要的支持凯文·彼得森他是一名生物科学．章鱼和鱿鱼都属于一种被称为头足类的软体动物，它们的神经系统独立于脊椎动物进化而来。然而，在章鱼和脊椎动物中普遍存在的microRNAs表明，这些分子在高级认知中具有共同的作用。

“MicroRNAs被称为动物基因组的‘暗物质’——它们不制造蛋白质，但它们调节蛋白质的表达，”Peterson说，他指的是一种假设的物质形式，被认为构成了宇宙的大部分。

他说:“这是所有无脊椎动物中唯一一个microRNA显著增加的例子，这些基因都在大脑中表达。”“这一直是对假设的一个重大考验，它不是脊椎动物特有的。这是一个重要的时刻——我们发现了复杂生命的秘密，而复杂生命的秘密就是microrna。”

MicroRNAs是由Victor Ambros在1993年首次报道的，他在1992年至2007年期间是达特茅斯学院的教授，现在是马萨诸塞大学医学院的教授。在2005年,安布罗斯·收到路易斯·s·罗森斯蒂尔基础医学研究杰出贡献奖是基础生命科学研究领域最古老的奖项之一，以表彰他的发现和后续研究。

近15年来，彼得森和他的研究小组已经对各种动物物种的基因进行了测序，以便将microRNAs与复杂的组织发育和大脑进化联系起来。在这篇最新的论文中，Peterson的小组与MDC系统生物学教授Nikolaus Rajewsky的实验室合作，该实验室有大量章鱼物种的RNA数据，特别是常见的章鱼(章鱼寻常的）.

彼得森的研究表明，随着进化时间的推移，基因数量和复杂性增加的胎盘哺乳动物等生物也表现出越来越多的microRNAs浓度。另一方面，像寄生虫这样的生物已经失去了祖先的基因和micrornas，因为它们变得不那么复杂了。

彼得森说:“为了拥有新的认知能力和行为，需要新的细胞类型。”“在胎盘哺乳动物和头足类动物的两个地方，我们也看到了这些microrna表达的基因。在过去5亿年中似乎没有太大变化的动物没有太多的microrna。”

“每次我们测试这个假设时，我们都发现它非常可行，而且我们还无法反驳它。这就是这篇论文特别令人兴奋的地方。”

在最新的研究中，Peterson和合著者Peter Chabot ' 22研究了来自章鱼物种的microrna测序的原始数据，并确定了在这些动物中新发现或已经发现的特定序列。他们的工作提供了一个有组织和注释的数据集，这对论文的发现至关重要，Chabot说，他在Peterson的实验室工作了大约两年，帮助建立和更新实验室的在线microRNA数据库，MirGeneDB．

“我特别记得发现了一个新的microRNA，并意识到成为第一个看到这种生物分子的人是多么不可思议，”Chabot说。“这项工作导致了我在神经科学领域的论文，我在对microrna的研究基础上，研究了如何利用人类血液中这些分子的存在来检测患者的胶质母细胞瘤(晚期脑癌)生长。如果没有彼得森教授的基础经验，我不可能完成我那令人生畏的论文，也不可能成功地发现可能帮助患者的方法。”

章鱼拥有非凡的智力。2016年，一只名叫Inky的章鱼从新西兰国家水族馆(National Aquarium of New Zealand)的鱼缸缝隙中滑出，在地板上拖着几英尺的距离，来到了一条近150英尺的排水管上，最终获得了自由，登上了国际头条。人们还观察到章鱼从废弃的椰子壳中收集并建造庇护所，并利用水流与各种物体玩接球游戏。

这项研究的共同作者、挪威特罗姆瑟大学的研究小组负责人巴斯蒂安·弗洛姆说，这种智能可能源于microRNA在细胞功能多样化方面的作用。他与彼得森实验室合作进行microRNA研究，并建立了在线数据库。

弗洛姆说，复杂生物中的细胞执行特殊的任务，这意味着周围的细胞需要被校准以执行额外的功能。

弗洛姆说:“microrna就像灯光开关或调光器，可以打开并调节细胞中数千种蛋白质的表达，并指定细胞可以做什么。”“这是一个数字游戏。牡蛎和蛞蝓都有microrna，但在头足类动物中，尤其是章鱼，它们的数量激增，这与它们的智力有关。”

参考:张志刚，李志刚，等。MicroRNAs与复杂章鱼大脑的出现有着深刻的联系。Sci副词．2022; 8 (47): eadd9938。doi:10.1126 / sciadv.add9938

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