What Octopus and Human Brains Have in Common

povzetek: Živčno tkivo hobotnice ima močno razširjen repertoar miRNA, ki odraža podobno evolucijo kot pri vretenčarjih. Ugotovitve kažejo, da ima miRNA pomembno vlogo pri kompleksnem razvoju možganov.

Vir: MDC

Glavonožci, kot so hobotnice, lignji in sipe, so zelo inteligentne živali s kompleksnim živčnim sistemom. V “Science Advances” je ekipa, ki jo vodi Nicholas Rajewski iz centra Max Delbrück, zdaj pokazala, da je njihov razvoj povezan z dramatično širitvijo njihovega repertoarja mikroRNA.

Če se vrnemo dovolj daleč v evolucijsko zgodovino, naletimo na zadnjega znanega skupnega prednika človeka in glavonožcev: primitivno črvu podobno žival z minimalno inteligenco in preprostimi očmi.

Kasneje lahko živalsko kraljestvo razdelimo na dve skupini organizmov – vretenčarje in nevretenčarje.

Medtem ko so vretenčarji, zlasti primati in drugi sesalci, razvili velike in kompleksne možgane z različnimi kognitivnimi sposobnostmi, nevretenčarji niso.

Z eno izjemo: glavonožci.

Znanstveniki so se dolgo spraševali, zakaj se je tako zapleten živčni sistem lahko razvil le pri teh mehkužcih. Zdaj je mednarodna ekipa, ki jo vodijo raziskovalci iz Centra Max Delbrück in Dartmouth College v Združenih državah Amerike, predstavila možen razlog.

V članku, objavljenem v “znanstveni napredek”, Pojasnjujejo, da imajo hobotnice močno razširjen repertoar mikroRNA (miRNA) v njihovem živčnem tkivu – kar odraža podobno evolucijo kot pri vretenčarjih. “Torej, to je tisto, kar nas povezuje s hobotnicami!” pravi profesor Nicolas Rajewski, znanstveni direktor Berlinskega inštituta za medicinsko sistemsko biologijo v centru Max Delbrück (MDC-BIMSB), vodja sistemske biologije laboratorija za genske regulacijske elemente in končni avtor prispevka. Pojasnjuje, da ta ugotovitev pomeni, da miRNA igrajo temeljno vlogo pri razvoju kompleksnih možganov.

Leta 2019 je Rajewski prebral publikacijo o genetski analizi hobotnic. Znanstveniki so odkrili, da ti glavonožci veliko urejajo RNK – kar pomeni, da v veliki meri uporabljajo nekatere encime, ki lahko rekodirajo njihovo RNK.

READ  NASA's Artemis I mega moon rocket's next prelaunch test attempt begins Tuesday

“Pomislil sem, da so hobotnice morda dobre pri urejanju, ampak da imajo morda v rokavu še druge trike z RNA,” se spominja Rajewski. In tako je začel sodelovati z morskim raziskovalnim centrom Stazione Zoologica Anton Dohrn v Neaplju, ki mu je poslal vzorce 18 različnih vrst tkiv mrtvih hobotnic.

Rezultati te analize so bili presenetljivi: “Res je bilo veliko urejanja RNK, vendar ne na področjih, za katera menimo, da so zanimiva,” pravi Rajewski.

Najbolj zanimiva ugotovitev je bila pravzaprav dramatična ekspanzija mikroRNK, dobro znane skupine genov RNK. Najdenih je bilo skupno 42 novih družin miRNA – izključno v živčnem tkivu in večinoma v možganih.

Ob ugotovitvi, da so bili ti geni ohranjeni med evolucijo glavonožcev, je ekipa zaključila, da so bili očitno koristni za živali in zato funkcionalno pomembni.

Rajewsky raziskuje miRNA že več kot 20 let. Namesto da bi bili prevedeni v messenger RNA, ki nosi navodila za proizvodnjo beljakovin v celici, ti geni kodirajo kratke dele RNA, ki se vežejo na messenger RNA in tako vplivajo na proizvodnjo beljakovin.

Ta vezavna mesta so bila ohranjena tudi v celotni evoluciji glavonožcev – nadaljnji pokazatelj, da so te nove miRNA funkcionalno pomembne.

nove družine mikroRNA

“To je tretja največja širitev družin mikroRNA v živalskem svetu in največji zunanji vretenčarji,” pravi glavni avtor Grigory Zolotarov, MD, ukrajinski znanstvenik, ki se je pridružil MDC-BIMSB pri MDC-BIMSB, medtem ko je končal medicinsko šolo v Pragi. se je usposabljal v laboratoriju , In kasneje.

“Da bi dobili predstavo o obsegu, so ostrige, ki so tudi mehkužci, pridobile samo pet novih družin mikroRNA od zadnjega prednika, ki so si ga delile s hobotnicami – medtem ko so hobotnice pridobile 90!” Musk pravzaprav ni znan po svoji inteligenci, pravi Zolotarov.

READ  Kitajska je objavila nove slike Marsa, ki jih je posnel njen rover Zurong

Rajewski se je navdušil nad hobotnicami pred leti med večernim obiskom akvarija Monterey Bay v Kaliforniji. “Videl sem to bitje, ki je sedelo na dnu rezervoarja in nekaj minut sva se – tako sem mislil – gledala drug drugega.”

Pravi, da se pogled na hobotnico zelo razlikuje od pogleda na ribo: “Ni zelo znanstveno, a njihove oči vzbujajo občutek inteligence.” Hobotnice imajo zapletene “kamerne” oči, podobne človeškim.

Z evolucijskega vidika so hobotnice edinstvene med nevretenčarji. Imajo osrednje možgane in periferni živčni sistem, ki lahko deluje neodvisno. Če hobotnica izgubi lovko, ta ostane občutljiva na dotik in se lahko še vedno premika.

To prikazuje mlado hobotnico
Hobotnice imajo zapletene oči “kamere”, kot jih vidimo tukaj pri mladi živali. Zasluge: Nir Friedman

Razlog, da so hobotnice same razvile tako zapletene možganske funkcije, morda leži v dejstvu, da svoje roke uporabljajo zelo namensko – na primer kot orodje za odpiranje školjk.

Hobotnice kažejo tudi druge znake inteligence: so zelo radovedne in si lahko zapomnijo stvari. Lahko tudi presojajo ljudi in imajo nekatere res bolj radi kot druge.

Raziskovalci zdaj verjamejo, da sanjajo tudi oni, saj med spanjem spreminjajo barvo in strukturo kože.

Poglej vse

To je slika miške, obdane s kemijskimi enačbami

tujcem podobna bitja

“Pravijo, da se, če želite srečati nezemljana, potopite in se spoprijateljite s hobotnico,” pravi Rajewski.

Zdaj namerava združiti moči z drugimi raziskovalci hobotnic in ustvariti evropsko mrežo, ki bo omogočila večjo izmenjavo med znanstveniki. Čeprav je skupnost trenutno majhna, Rajewski pravi, da zanimanje za hobotnice narašča po vsem svetu, tudi s strani raziskovalcev vedenja.

Pravi, da je skušnjava analizirati obliko inteligence, ki se je razvila popolnoma neodvisno. Vendar ni lahko: “Če z njimi testirate z majhnimi prigrizki kot nagradami, kmalu izgubijo zanimanje. Vsaj tako mi pravijo moji sodelavci,” pravi Rajewski.

READ  Planet, ki je 10-krat večji od Jupitra, je odkril par orbitalnih zvezd

“Ker hobotnice niso tipični modelni organizmi, so bila naša molekularno-biološka orodja zelo omejena,” pravi Zolotarov. “Torej še ne vemo, kateri tipi celic izražajo novo mikroRNA.” Ekipa Rajewskega zdaj načrtuje uporabo tehnike, razvite v laboratoriju Rajewskega, da bi bile celice v tkivu hobotnice vidne na molekularni ravni.

o teh novicah o raziskavah genetike in evolucijske nevroznanosti

Avtor: Jan Schlüter
Vir: MDC
kontakt: Jan Schlüter – MDC
slika: Avtor slike Nir Friedman

Osnovne raziskave: odprt dostop.
,MikroRNA so globoko povezane z nastankom kompleksnih možganov hobotniceavtorja Nicolas Rajewski et al. znanstveni napredek


bistvo

MikroRNA so globoko povezane z nastankom kompleksnih možganov hobotnice

Glavonožci z mehkim telesom, kot so hobotnice, so izjemno inteligentni nevretenčarji z zelo kompleksnim živčnim sistemom, ki se je razvil neodvisno od vretenčarjev. Zaradi povišanega urejanja RNA v njihovih nevronskih tkivih smo domnevali, da ima lahko regulacija RNA pomembno vlogo pri kognitivnem uspehu te skupine.

Tako smo izmerili sporočilno RNA in malo RNA pri treh vrstah glavonožcev, vključno z 18 tkivi hobotnica vulgaris, Pokažemo, da je glavna inovacija RNA pri glavonožcih z mehkim telesom razširitev genskega repertoarja mikroRNA (miRNA).

Te evolucijsko nove miRNA so bile pretežno izražene in ohranjene v odraslih nevronskih tkivih in med razvojem in so bile zato potencialna funkcionalna ciljna mesta. Edina primerljiva ekspanzija miRNA se je zgodila predvsem pri vretenčarjih.

Zato predlagamo, da so miRNA tesno povezane z razvojem kompleksnih živalskih možganov.

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen.

Read also x