Šokinėjantys genai: paaiškėjo, kodėl aštuonkojai tokie protingi- patyrė tai, ką ir žmonės

Naujame tyrime teigiama, kad aštuonkojai dalį savo išskirtinio intelekto galėjo įgyti dėl to paties evoliucijos proceso, kurį išgyveno ir žmonės.

Šis procesas susijęs su staigiu mikroRNR (miRNR) – mažų, nekoduojančių molekulių, kontroliuojančių genų raišką – sprogimu. Šis molekulių padidėjimas galėjo padėti aštuonkojų ir žmonių smegenyse išsivystyti naujų tipų nervinėms ląstelėms – arba neuronams, kurie susisiejo į sudėtingesnius neuronų tinklus.

Aštuonkojai ir jų artimi giminaičiai, tokie kaip kalmarai ir sepijos, biologus žavi nuo III mūsų eros amžiaus, kai romėnų rašytojas ir gamtininkas Klaudijus Aelianas pastebėjo jų „aiškiai matomas“ savybes – „išdykiškumą ir imlumą“. Aštuonkojai turi puikią atmintį, puikiai maskuojasi, smalsiai stebi aplinką, o iš spalvų, kurios blyksi jų odoje miegant, manoma, kad jie netgi sapnuoja.

Tačiau tikslus paaiškinimas, kaip jų protas išsivystė iki tokio sudėtingo lygio, tebėra įdomi mįslė. Paskutinis bendras žmonių ir aštuonkojų protėvis buvo jūros dugnu šliaužiantis plokščiasis kirminas, gyvenęs maždaug prieš 750 mln. metų, kuris turėjo tik elementarias smegenis.

Viename neseniai atliktame tyrime nustatyta, kad šokinėjantys genai, vadinamieji transpozonai, gali būti kai kurių aštuonkojų sumanumo priežastis. Portale „Science Advances“ paskelbtame naujame tyrime galbūt rasta dar viena svarbi dėlionės dalis.

„Jei norite sužinoti apie ateivių intelektą ar smegenis, geras modelis tam yra aštuonkojai“, – sako Berlyno Makso Delbriuko molekulinės medicinos centro sistemų biologas Nikolausas Rajewsky. – Jų smegenų evoliucija ir su jomis susijusios kognityvinės savybės įvyko visiškai nepriklausomai nuo mūsų. Taigi, lygindami aštunkojus su žmonėmis, galime sužinoti ne tik apie bendrus rūšims būdingus bruožus, bet galbūt taip pat rasti dalykų, kuriuos aštuonkojai turi, o mes – ne“.

Mokslininkai ištyrė 18 skirtingų audinių tipų, paimtų iš negyvų paprastųjų aštuonkojų (Octopus vulgaris), išanalizavo jų RNR ir palygino ją su kitų galvakojų – pavyzdžiui, Kalifornijos dvispalvių aštuonkojų (Octopus bimaculoides) ir kalmarų (Euprymna scolopes), taip pat tolimesnių giminaičių, tokių kaip nautilų ir duobagyvių – RNR.

Iš pradžių mokslininkai manė, kad aštuonkojai naudoja specialiai išsivysčiusius fermentus savo DNR redaguoti taip, kad neuronai būtų sudėtingesni. Visgi audinių analizė atskleidė įvykusį sprogimą, dėl kurio daugelyje galvakojų rūšių išliko įvairių miRNR. Aštunkojuose rastų miRNR skaičius prilygsta kai kurių stuburinių gyvūnų – įskaitant žmones – skaičiui.

Mikro RNR yra maži RNR gabalėliai, kurie prisijungia prie baltymus koduojančių RNR grandinių, reguliuoja jų aktyvumą ir slopina tam tikrų genų raišką. Tai leidžia sukurti naujų tipų smegenų ląsteles, kurias galima sujungti į sudėtingesnius nervų tinklus. Tyrėjai nustatė net 51 naują miRNR šeimą, išlikusią tarp aštuonkojų ir kalmarų nuo tada, kai jų protėvių linijos daugiau nei prieš 300 mln. metų išsiskyrė. Nuo paskutinio bendro protėvio su kitais moliuskais – pavyzdžiui austrėmis – aštunkojai įgijo 90 miRNR grupių, kai austrės įgijo tik penkias.

„Tai tiesiog įspūdinga, – sakė N.Rajewsky. – Aštuonkojų mikroRNR skaičius šoktelėjo į viršų ir pasiekė lygį, prilygstantį sudėtingų stuburinių smegenų lygiui“.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad aštuonkojų miRNR labiausiai dalyvauja aštuonkojų jauniklių besivystančiose smegenyse, tiksliau ten esančiuose nerviniuose audiniuose. Tai yra stiprus ženklas, kad RNR reguliatoriai aštunkojuose lemia sudėtingesnių pažintinių gebėjimų vystymąsi.

Tyrėjai pabrėžia, kad tiesioginis ryšys tarp miRNR skaičiaus ir išsivysčiusio intelekto dar nėra tiesiogiai įrodytas. Norint nustatyti šį ryšį, mokslininkams reikės užbaigti tolesnį ląstelių tipų, kuriose padaugėjo naujųjų miRNR, tyrimą. Tai darydami mokslininkai tikisi ne tik nustatyti bendrus žmogaus ir aštuonkojo smegenų bruožus, bet ir atskleisti aštuonkojų genomo dalis, kurias būtų galima panaudoti kuriant geresnius įrankius mūsų pačių genomo redagavimui.

„Manau, kad tai nėra visiškai beprotiška, nes daug kas buvo atrasta panašiai, – sako N.Rajewsky. -  Pavyzdžiui, „CRISPR-Cas9“ nėra mūsų genome, bet bakterijos jį turi, todėl dabar jį galima panaudoti mūsų genomui redaguoti.“

Parengta pagal „Live Science“.