Интеллект осьминога проливает свет на эволюцию сложного мозга

У осьминогов есть как центральный мозг, так и периферическая нервная система, способная действовать независимо. [Нир Фридман]

Встреча с осьминогом во многих отношениях ближе всего к встрече с межпланетными пришельцами. Тем не менее, новые исследования показывают, что их мозг имеет некоторые поразительные сходства с человеческим мозгом — возможно, наиболее заметное из них с точки зрения микроРНК (миРНК) и той роли, которую она играет в развитии мозга. микроРНК могут иметь решающее значение для развития сложного мозга.

«Сложный мозг с более высокими когнитивными характеристиками развился только у позвоночных… за одним исключением: головоногие моллюски с мягким телом, например, осьминоги», — отмечает Николаус Раевски, доктор философии, научный директор Берлинского института медицинской системной биологии Центра Макса Дельбрюка (MDC- БИМСБ), заведующий лабораторией системной биологии регуляторных элементов генов. «Это важно, потому что мозг осьминога развился совершенно независимо от сложного мозга млекопитающих».

Раевский начал свои исследования после прочтения научной литературы, отметив, что осьминоги умеют редактировать РНК. Он предположил, что, возможно, осьминог является «художником РНК» и развил другие механизмы, основанные на РНК. «Эти механизмы было бы интересно выявить — не только для лучшего понимания эволюции осьминогов, но и для потенциального использования новых инструментов для применения РНК у людей», — говорит Раевски.

Он профилировал информационные РНК, некодирующие РНК и, в частности, малые РНК в 18 различных типах тканей умерших осьминогов. Хотя редактирование РНК оказалось менее интересным, поскольку сайты редактирования не сопоставлялись с важными сайтами, исследователи обнаружили 42 новых семейства микроРНК в нервной ткани — в первую очередь в мозге.

42 семейства микроРНК, идентифицированные Раевским и его командой, не являются общими с людьми. Фактически, самым недавним общим предком осьминогов и человека был примитивный плоский червь, живший примерно 750 миллионов лет назад. Эти гены сохранились в ходе эволюции осьминогов, поэтому они, вероятно, будут полезны. Теперь вопрос в том, какие именно преимущества они предоставляют.

Осьминоги — любопытные существа, обладающие изобретательным мышлением, примером которого является их способность маскироваться и защищать себя, используя открытые панцири для защиты или в качестве снарядов, а также собирать и хранить их для последующего использования, а также их хорошо известные способности к маскировке. Они также запоминают людей и вещи и имеют определенные предпочтения. Команда бразильских исследователей считает, что они могут даже мечтать.

Некоторые исследователи сообщили, что они не мотивированы перекусами (как и другие животные). Как отмечает Раевски: «У них есть личности, поэтому — возможно — они понимают, что вы пытаетесь вознаградить их едой, и не любят, когда ими манипулируют. Я не учёный-бихевиорист. Я просто предполагаю, ", - подчеркивает он, - "но это объясняет тот факт, что там есть разум, который нельзя сразу сравнить с нашими понятиями.

«Осьминог — особое беспозвоночное животное. Изучая, как у осьминогов функционирует мозг, мы, возможно, сможем изучить новые инструменты, позволяющие вмешиваться в нашу нервную систему или лучше понять нашу нервную систему», — рассказал Раевски GEN. Хотя исследователи явно заинтересованы в изучении этого животного, ему не грозит опасность стать следующей лабораторной крысой. Его мозг — «самый отдаленный мозг среди всех других животных».

Осьминогов тоже трудно изучать, для них нужны аквариумы. Раевски — системный биолог, работающий в области молекулярной биологии, чтобы понять функционирование клеток в тканях, а также болезни, изучая молекулярные взаимодействия. «Чтобы сделать это на осьминогах, я могу проводить только описательные исследования. Я не могу проводить молекулярные эксперименты на осьминогах, потому что у меня нет резервуаров с животными». Это также потребует адаптации существующих инструментов к биохимии осьминогов. Поэтому он говорит: «Я не собираюсь экспериментировать на осьминогах». Вместо этого он анализирует образцы замороженных тканей, собранные на морской станции в Неаполе.

Раевский и его команда начали с количественной оценки основных способов посттранскрипционной регуляции в 18 тканях осьминога. Они обнаружили, что редактирование A-to-I отделено от функции miRNA и, следовательно, не модулирует ее в каком-либо функционально важном отношении. В частности, «…большая часть этого редактирования произошла в интронах и 3 основных UTR мРНК», — написали они, причем, как и ожидалось, альтернативный сплайсинг был самым высоким в нервных тканях. Редактирование редко изменяло места сращивания. Фактически, транскриптом в целом напоминал транскриптом других беспозвоночных.