人类大脑和章鱼大脑的共同点

人类和令人难以置信的聪明头足类动物早在 6 亿年前的进化树上就拥有一个共同的祖先。
Tiny octopus with clear head that shows off brain
章鱼拥有复杂的“照相机”眼睛,如下图所示,这是一只幼年章鱼。Nir Friedman

如果你曾经准备过一顿丰盛的节日大餐,或者尝试过弹奏一首复杂的钢琴曲,你可能曾经希望自己有不止两条胳膊。虽然人类仍然缺乏 乌贼、鱿鱼和章鱼 所拥有的附肢数量,但科学家们正在更多地了解我们复杂神经系统之间的相似之处。

科学家们回顾了过去,进一步研究了人类和 头足类动物 最后已知的共同祖先。我们的共同表亲是一种原始的蠕虫状动物,它只有简单的眼点,而不是真正的眼睛,而且不太聪明。大约在 6 亿年前,动物界分裂成了 脊椎动物(有脊柱的动物)和无脊椎动物(没有脊柱的动物)。脊椎动物继续发展出我们今天看到的大而复杂的脑,而无脊椎动物没有。除了头足类动物。

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在上周发表于《科学进展》杂志上的一项研究中,一个国际研究团队写道,章鱼之所以进化出复杂的神经系统,是因为这些八条腿的奇迹拥有一套 微小 RNA (miRNA) 的巨大扩展库。这些基因编码的是结合到 信使 RNA(将蛋白质生产指令传递到细胞中的 RNA)上的小段 RNA。尽管经过了数千年的进化,这些结合位点在头足类动物中得以保留,这表明这些新型 miRNA 具有重要功能。

如此庞大的 miRNA 库也在其他脊椎动物中得到了发展。

“所以,这就是将我们与章鱼联系起来的东西!”论文的合著者、来自马克斯·德尔布吕克中心 (MDC-BIMSB) 的 Nikolaus Rajewsky 在一份声明中说。这一发现可能意味着 miRNA 在生物体的复杂大脑发育中起着至关重要的作用,尤其是在头足类动物中。

之前的研究 分析了章鱼基因组,发现这些头足类动物中有大量的 RNA 编辑发生,这意味着它们使用某些酶可以相当频繁地重新编码它们的 RNA。

“这让我想到,章鱼不仅擅长编辑,而且可能还有其他 RNA 绝活,”Rajewsky 说。“确实有很多 RNA 编辑在进行,但不在我们认为有趣的地方。”

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研究小组在章鱼样本中发现了一个广为人知的 RNA 基因组的急剧扩张和 42 个新的 miRNA 家族。这些 miRNA 家族更具体地分布在神经组织中,主要在大脑中。由于这些基因在进化过程中得以保存,研究小组推测它们显然有利于它们的生存,并且对它们的整个神经系统很重要。

“这是动物界中微小 RNA 家族的第三大扩张,也是脊椎动物以外的最大扩张,”主要作者 Grygoriy Zolotarov 在一份声明中说,他是一名在布拉格完成医学学业期间在 MDC-BIMSB 的 Rajewsky 实验室实习的科学家。“为了让你对规模有个概念,牡蛎,也是软体动物,自与章鱼的最后共同祖先以来只获得了五个新的微小 RNA 家族——而章鱼获得了 90 个!”

软体动物并不以其智力而闻名。然而,从进化的角度来看,章鱼在无脊椎动物中是独一无二的,并且非常聪明。它们拥有 中枢神经系统和周围神经系统,非常好奇,拥有良好的记忆力,并且能够 识别出人,甚至对某些人表现出比其他人更强的偏好。

“人们说,如果你想遇到一个外星人,就去潜水,和一只章鱼交朋友吧,”Rajewsky 说。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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