Эволюция осьминогов оказалась более странной, чем считалось

Удивительно, но в апреле 2017 года ученые обнаружили, что осьминоги, а также некоторые виды кальмаров и каракатиц регулярно редактируют свои последовательности РНК (рибонуклеиновой кислоты), чтобы адаптироваться к окружающей среде.

Это странно, потому что на самом деле у многоклеточных животных обычно не происходит адаптации. Когда организм изменяется каким-то фундаментальным образом, это обычно начинается с генетической мутации - изменения ДНК.

Затем эти генетические изменения переводятся в действие молекулярным помощником ДНК, РНК. Вы можете думать об инструкциях ДНК как о рецепте, в то время как РНК - это повар, который организует приготовление пищи на кухне каждой клетки, производя необходимые белки, которые поддерживают работу всего организма.

Но РНК не просто слепо выполняет инструкции - иногда она импровизирует с некоторыми ингредиентами, изменяя, какие белки производятся в клетке, в редком процессе, называемом редактированием РНК .

Когда такое редактирование происходит, оно может изменить то, как работают белки, позволяя организму точно настраивать свою генетическую информацию, фактически не подвергаясь каким-либо генетическим мутациям. Но большинство организмов не особо беспокоится об этом методе, поскольку он беспорядочный и чаще вызывает проблемы, чем их решение.

В 2015 году исследователи обнаружили, что обыкновенный кальмар отредактировал более 60 процентов РНК в своей нервной системе. Эти правки существенно изменили физиологию его мозга, предположительно для адаптации к различным температурным условиям в океане.

Команда вернулась в 2017 году с еще более поразительной находкой: как минимум два вида осьминогов и одна каракатица делают одно и то же на регулярной основе. Чтобы провести эволюционные сравнения, они также посмотрели на наутилуса и брюхоногого моллюска и обнаружили, что им не хватает способности редактировать РНК.

"Это показывает, что высокие уровни редактирования РНК, как правило, не связаны с моллюсками; это изобретение жесткокрылых головоногих моллюсков", - сказал со-ведущий исследователь Джошуа Розенталь из Морской биологической лаборатории США.

Исследователи проанализировали сотни тысяч регистраций РНК у этих животных, которые принадлежат к подклассу колеидных головоногих. Они обнаружили, что умное редактирование РНК особенно распространено в нервной системе.

Это правда, что жесткие головоногие моллюски исключительно умны. Существует бесчисленное количество захватывающих историй о побегах осьминогов, не говоря уже об использовании инструментов. Так что это, безусловно, убедительная гипотеза, что ум осьминога может возникнуть из-за их нетрадиционно высокой зависимости от редактирования РНК для поддержания работы мозга.

"С этими головоногими моллюсками происходит что-то принципиально иное", - сказал Розенталь.

Но дело не только в том, что эти животные умеют исправлять свою РНК по мере необходимости - команда обнаружила, что эта способность идет с явным эволюционным компромиссом, который отличает их от остального животного мира.

Что касается обычной геномной эволюции (той, которая использует генетические мутации, как упоминалось выше), колеоиды развиваются очень, очень медленно. Исследователи утверждали, что это была необходимая жертва - если вы найдете механизм, который поможет вам выжить, просто продолжайте его использовать.

"Вывод состоит в том, что для того, чтобы сохранить эту гибкость при редактировании РНК, колеоиды должны были отказаться от способности развиваться в окружающих регионах", - сказал Розенталь .

В качестве следующего шага команда будет разрабатывать генетические модели головоногих моллюсков, чтобы они могли проследить, как и когда начинается редактирование РНК.

"Это может быть что-то простое, например, изменение температуры, или такое сложное, как опыт, форма памяти", - сказал Розенталь .

Результаты опубликованы в Cell.

Напомним, ранее сообщалось, что у щупалец осьминога нашли независящие от мозга нейронные сети.

Источник