章鱼为什么那么聪明?因为它会自己编辑基因
据国外媒体报道,章鱼、鱿鱼和乌贼等头足类动物以其复杂的行为能力而闻名,从打开水族箱的开关到瞬间伪装和变色。最近的一项新研究揭示了这些复杂行为背后奇怪的进化路径。
研究人员认为,像章鱼和鱿鱼这样的动物可以通过编辑基因来学习新技能,但这样做的代价是进化变慢。在以前的研究中,科学家发现鱿鱼核糖核酸(核糖核酸,负责蛋白质合成的分子)的编码区显示出非常高的编辑率。基于这些结果,芝加哥大学海洋生物实验室的科学家发现,鱿鱼大脑中超过60%的核糖核酸转录本是通过记录来记录的,而人类只有1%。
在接下来的研究中,科学家在其他3种头足类动物中发现了相同的活跃的核糖核酸编辑水平。这三个物种包括两个章鱼和一个乌贼,属于章鱼亚纲。研究人员还发现了成千上万在进化过程中保存下来的核糖核酸记录位点。在这些动物的神经系统中,核糖核酸的编辑特别突出,影响许多蛋白质的合成,这些蛋白质在大脑功能和结构中起着关键作用。尽管参与这项研究的三种动物有很高的核糖核酸编辑水平,但许多其他动物没有。首席作者约书亚·罗森塔尔博士说:“这表明活跃的核糖核酸编辑在软体动物中并不普遍。这是章鱼头足类的发明。”
在哺乳动物中,只有极少数的核糖核酸编辑位点会被保留下来。罗森塔尔博士说:“这与这些头足类动物的情况有着根本的不同。他们高度保留了许多编辑活动。”然而,为了保留大量的核糖核酸记录位点,这些物种必须为基因组进化的速度付出代价。例如,最常见的核糖核酸编辑是由核糖核酸腺苷脱氢酶(ADAR)完成的,它指的是编辑位点周围的许多碱基。这些碱基与编辑位点一起储存在章鱼物种的基因组中。然而,研究小组的报告称,这些周边地区的突变率被严重抑制。
罗森塔尔博士补充道:“我们的结论是,为了在编辑核糖核酸时保持这种灵活性,章鱼物种必须放弃编辑网站周围区域的进化能力,这种能力大量存在。”。突变通常被认为是自然选择中的硬通货,这些动物通过抑制突变来维持核糖核酸水平的记录能力目前,研究人员希望继续下一个实验来确定这一现象背后的机制。”(核糖核酸编辑)什么时候开始?它在什么环境下开放?”罗森塔尔博士说,“也许是非常简单的事情,比如温度变化;它也可能很复杂,比如一些经历或某种形式的记忆。”
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