Осьминоги разработали совершенно уникальный способ быстрой адаптации к окружающей среде. Может быть, именно это и сделало их такими умными.
Чрезвычайно развитая нервная система осьминогов выделяется среди беспозвоночных как по абсолютным, так и по относительным размерам. Соотношение мозга осьминога к телу превышает соотношение численности многих рыб и земноводных. Учитывая большое эволюционное расстояние между позвоночными и осьминогами, оба мозга демонстрируют невероятную степень конвергентности эволюции.
Побег осьминога
Несколько лет назад осьминог Инки появился на главных заголовках по всему миру. Ему удалось сбежать из Новозеландского морского музея, который был его - явно невольным - домом.
Побег был отважным и спланированным. Инки заметил, что крышка аквариума была небрежно закрыта. Он подождал, когда сотрудники уйдут из дома, а затем вылез из аквариума на пол. Он прополз по комнате, пока не достиг заслонки трубы, которая легко открывалась для слива воды из помещения в море через длинный дренажный желоб. С тех пор Инки никто не видел.
Инки - это осьминог. У него нет ни раковины, ни скелета и является мастером по изменению формы. Это хорошая особенность, когда вы захотите сбежать через канализацию. Но, конечно, побег Инки кажется хорошо продуманным?
У осьминога Инки столько же нервных клеток, сколько у собаки, одного из относительно умных видов млекопитающих. Но осьминоги - это моллюски, и поэтому они связаны с морскими раковинами и мидиями, чья умственная деятельность вообще не впечатляет. Интеллект у осьминога уникальный, но трудно объясним среди моллюсков.
Нервная система - это цепи клеток, предназначенные для организации поведения животных. Хотя у всех билатерийских животных есть нервная система, не у всех билатерианцев есть мозги. Мозги возникали независимо в белых террасах не менее четырех раз в эволюционной истории, у членистоногих, аннелид, моллюсков и аккордатов. Другие билиатериане, напротив, характеризуются наличием нервных систем децентрализованных нервных сетей и нервных колец (морские звезды, круглые черви) или ганглий (моллюски брюхоногие). Для правильного формирования функциональных нервных единиц необходимо наличие новых молекулярных механизмов, способствующих эволюции двухсторонней нервной системы из древних нервных сетей в сложный мозг.
РНК-редактирование
Итак, что такое редактирование? Это процесс, когда создается белок с данными, содержащейся в последовательности ДНК гена. Это механизм клеточной РНК, который строит белок. Простыми словами можно сказать так: ген - это рецепт, а РНК - повар. В большинстве случаев маленькие повара в камере очень осторожны - они следуют рецептам до сути. Но в некоторой степени у осьминога это происходит иначе.
Редактирование РНК - это посттранскрипционный процесс модификации, который изменяет нуклеотиды мРНК и, следовательно, аминокислоты транслированного белка без изменения исходной последовательности ДНК. У человека и других млекопитающих перекодирование аминокислот после редактирования РНК происходит редко, и большинство редакций не являются адаптивными и не дают никаких преимуществ в плане роста.
Однако недавно было обнаружено, что у головоногих, которые исключительно умны и включают кальмаров, осьминогов и каракатиц, редактирование РНК получило широкое распространение. Для изучения влияния редактирования РНК на отдельные гены разработали систему "оценки разнообразия", которая количественно оценивает количество разнообразия, генерируемого каждым геном, включая комбинаторное разнообразие и радикальность аминокислотных изменений.
Список лучших генов головоногих
Используя эту метрику, составили список из 100 лучших генов головоногих, которые наиболее разнообразны при редактировании РНК. Этот список генов-кандидатов определяет направления будущих исследований специфического функционального влияния редактирования РНК с точки зрения структуры белка и клеточной функции на отдельные белки. Кроме того, учитывая связь редактирования РНК с нервной системой и исключительный интеллект головоногих, гены-кандидаты могут пролить свет на молекулярное развитие поведенческой сложности и интеллекта.
Для дальнейшего изучения глобального влияния редактирования РНК на транскриптом исследовали изменения в составе нуклеотидов и смещения в использовании кодонов в редактируемых генах и колеоидальном транскриптоме в целом. Результаты показывают, что эти особенности действительно коррелируют с редактированием и могут соответствовать причинам или последствиям редактирования РНК.
Кроме того, охарактеризовали необычное редактирование РНК головоногих путем анализа соотношения радикальных и консервативных аминокислотных замещений (РЗК) и распределения аминокислотного перекодирования от редактирования.
Эти результаты показывают, что по сравнению с модельными организмами при редактировании головоногих значительно снизилось соотношение ПДУ и четкое распределение аминокислотных заменителей, которые предпочитают консервативные радикальные изменения, что указывает на выбор на уровне аминокислот и обеспечивает потенциальный механизм эволюции широкого редактирования РНК головоногих.
С ними техника РНК ведет себя так же, как на кухне: мы довольно свободно интерпретируем рецепт и импровизируем - чуть больше соли, чуть меньше сливок, а почему бы не щепотка орегано? Таким образом, один и тот же рецепт может привести к появлению большого количества вариантов одного и того же блюда. Вот как работает РНК редактирование.
«Результатом редактирования РНК является то, что многие варианты белка происходят из одного и того же гена»
Есть исследования, что это может происходить в 100 миллионах мест в нашем геноме, но почти всегда в местах, которые не принадлежат самим генам. Это помогает нашей иммунной системе отличать нашу собственную РНК от вирусов.
Друзья, подписывайтесь на канал. Ставьте лайки и на канал. Впереди много интересных публикаций!
