Шта је заједнички именитељ између хоботница и људског мозга

резиме: Хоботнице имају масовно проширен репертоар мРНК у свом нервном ткиву, што одражава еволуцију сличну еволуцији кичмењака. Резултати показују да миРНА играју важну улогу у развоју сложених мозгова.

извор: МДЦ

Главоношци као што су хоботнице, сипа и сипа су високо интелигентне животиње са сложеним нервним системом. У часопису Сциенце Адванцес, тим предвођен Николасом Рајевским из Центра Макс Делбрик сада је показао да је њихов развој повезан са експоненцијалним ширењем репертоара микроРНА.

Ако се вратимо довољно далеко у еволуциону историју, наићи ћемо на последњег познатог заједничког претка људи и главоножаца: примитивну животињу налик црву са минималном интелигенцијом и једноставним мрљама на очима.

Касније се животињско царство може поделити на две групе организама – оне са кичмом и оне без кичме.

Док су кичмењаци, посебно други примати и сисари, развили велике, сложене мозгове са различитим когнитивним способностима, бескичмењаци нису.

Са једним изузетком: главоношци.

Научници су се дуго питали зашто само ови мекушци могу развити тако сложен нервни систем. Сада је међународни тим предвођен истраживачима из Центра Макс Делбрик и Дартмут колеџа у САД изнео могући узрок.

У претрази објављеној уНаука напредујеОни објашњавају да хоботнице поседују знатно проширени репертоар микроРНК (миРНА) у свом нервном ткиву – што одражава сличан развој који се десио код кичмењака. „Дакле, то је оно што нас повезује са хоботницом!“ каже професор Николаус Раговски, научни директор. Берлински институт за биологију медицинских система у Центру Макс Делбрик (МДЦ-БИМСБ), шеф системске биологије Лабораторије за регулаторне елементе гена и недавни аутор рада, он објашњава да ово откриће вероватно значи да микромолекули играју суштинску улогу у развој сложеног мозга.

У 2019, Рајевски је прочитао пост о генетским анализама урађеним на хоботницама. Научници су открили да се код ових главоножаца дешава много РНК модификација – што значи да они интензивно користе одређене ензиме који могу да рекодирају њихову РНК.

„Ово ме је навело на размишљање да хоботнице нису само добре у уређивању, већ би могле имати и друге трикове са РНК у рукаву“, присећа се Рајевски. И тако је започео сарадњу са станицом за истраживање мора Стазионе Зоологица Антон Дохрн у Напуљу, која му је послала узорке 18 различитих врста ткива мртвих хоботница.

Резултати ових анализа су били изненађујући: „Заиста је било много уређивања РНК, али не у регионима за које мислимо да су важни“, каже Рајевски.

Најзанимљивије откриће је заправо драматична експанзија добро познате групе РНК гена, микроРНК. Укупно су пронађене 42 нове породице миРНА – посебно у нервном ткиву и углавном у мозгу.

С обзиром на то да су ови гени очувани током еволуције главоножаца, тим је закључио да су очигледно били корисни за животиње и стога функционално важни.

Раговски се бави истраживањем микрочестица више од 20 година. Уместо да буду преведени у РНК за гласник, која даје упутства за производњу протеина у ћелији, ови гени кодирају мале делове РНК који се везују за РНК за гласник и тако утичу на производњу протеина.

Ова места везивања су такође била очувана током еволуције главоножаца – још један показатељ да су ови нови микромолекули од функционалног значаја.

Нове породице микроРНА

„Ово је трећа највећа експанзија микроРНА породица у животињском свету и највећа ван кичмењака“, каже главни аутор Григориј Золотаров, украјински научник који је тренирао у лабораторији Рајевског у МДЦ-БИМСБ док је завршио медицинску школу у Прагу, а касније .

„Да бисмо вам дали представу о величини, шкољке, које су такође мекушци, стекле су само пет нових породица микроРНА од последњег претка које су делиле са хоботницама — док су хоботнице добиле 90!“ Остриге нису баш познате по својој интелигенцији, додаје Золотарофф.

Фасцинација Рајевског хоботницама почела је пре много година, током вечерње посете акваријуму залива Монтереј у Калифорнији. „Видео сам ово створење како седи на дну резервоара и провели смо неколико минута – тако сам помислио – гледајући једно друго.“

Гледање у хоботницу се веома разликује од гледања у рибу, каже: „Није баш научно, али њихове очи одишу интелигенцијом“. Хоботнице имају сложене очи „камере“ сличне људима.

Из еволуционе перспективе, хоботнице су јединствене међу бескичмењацима. Имају централни мозак и периферни нервни систем – орган способан да делује независно. Ако хоботница изгуби пипке, пипак остаје осетљив на додир и може да се креће.

Разлог зашто су хоботнице усамљене у развоју тако сложених можданих функција могао би да лежи у чињеници да своје руке користе веома сврсисходно – као алатке за отварање шкољки, на пример.

Хоботнице показују и друге знаке интелигенције: веома су радознале и могу да памте ствари. Такође могу да упознају људе и да им се неки допадају више од других.

Истраживачи сада верују да чак и сањају, јер мењају боју и структуру коже док спавају.

Такође видети

створења налик ванземаљцима

„Кажу да ако желите да упознате странца, идите на роњење и спријатељите се са хоботницом“, каже Рајевски.

Сада планира да се придружи другим истраживачима хоботница како би формирао европску мрежу која ће омогућити већу размену између научника. Иако је заједница тренутно мала, Рајевски каже да интересовање за хоботнице расте широм света, укључујући међу истраживачима понашања.

Фасцинантно је, каже он, анализирати облик интелигенције који је еволуирао потпуно независно од наше. Али није лако: „Ако са њима радите тестове користећи мале грицкалице као награду, они ће ускоро изгубити интересовање. Бар ми то кажу колеге“, каже Рагоски.

„Пошто хоботнице нису типични моделни организми, наши биомолекуларни алати су веома ограничени“, каже Золотаров. „Дакле, још не знамо тачно које врсте ћелија изражавају нову микроРНК.“ Тим Рајевског сада планира да примени технологију развијену у лабораторији Рајевског, која ће ћелије у ткивима хоботнице учинити видљивим на молекуларном нивоу.

О овој вести о генетици и еволуционој неуронауци

аутор: Јана Сцхлотер
извор: МДЦ
Контакт: Јана Шлотер – МДЦ
слика: Заслуге за слике Нир Фриедман

Оригинална претрага: отворен приступ.
„МикроРНА су блиско повезане са појавом сложеног мозга хоботницеНаписали Ницхолас Раговски и др. Наука напредује

Резиме

МикроРНА су блиско повезане са појавом сложеног мозга хоботнице

Главоношци меког тела као што су хоботнице су изузетно интелигентни бескичмењаци са веома сложеним нервним системом који је еволуирао независно од кичмењака. С обзиром на повећано уређивање РНК у њиховим неуронским ткивима, претпоставили смо да регулација РНК може играти кључну улогу у когнитивном успеху ове групе.

Дакле, окарактерисали смо гласничку РНК и малу РНК у три врсте главоножаца укључујући 18 ткива обична хоботница. Показали смо да је главна иновација РНК главоножаца меког тела проширење репертоара гена за микроРНА (миРНА).

Ове еволуционо нове миРНК су првенствено експримиране у нервном ткиву одраслих и током развоја и одржавале су функционална и стога потенцијално функционална циљна места. Једина слична експанзија миРНА, посебно, десила су се код кичмењака.

Стога предлажемо да су микромолекули блиско повезани са развојем сложених животињских мозгова.