共享复杂神经系统：章鱼和人类大脑的共同之处-- 迪族网

共享复杂神经系统：章鱼和人类大脑的共同之处

来源：cnBeta 　2022-11-26 22:29:13

像章鱼、鱿鱼和墨鱼这样的头足类动物是具有复杂神经系统的高智能动物。一个研究小组现在表明，它们的进化与它们的miRNA的急剧扩展有关。如果我们在进化史上走得足够远，我们就会遇到人类和头足类动物的最后一个已知的共同祖先：一种原始的蠕虫状动物，具有最低的智力和简单的眼球。

(资料图片)

后来，动物界可以分为两类生物--有骨架的生物和没有骨架的生物。虽然脊椎动物，特别是灵长类动物和其他哺乳动物后来发展出大型和复杂的大脑，具有多样化的认知能力，但无脊椎动物却没有。但有一个例外：头足类。

科学家们长期以来一直想知道为什么如此复杂的神经系统只能够在这些软体动物中发展。现在，由马克斯-德尔布吕克中心和美国达特茅斯学院的研究人员领导的一个国际团队提出了一个可能的原因。在《科学进展》杂志上发表的一篇论文中，他们解释说，章鱼在其神经组织中拥有大量的微核糖核酸（miRNA）扩展现象，反映了脊椎动物中发生的类似发展。马克斯-德尔布吕克中心柏林医学系统生物学研究所（MDC-BIMSB）科学主任、基因调控元件系统生物学实验室负责人、论文的最后一位作者Nikolaus Rajewsky教授说："所以，这就是我们与章鱼的联系！"他解释说，这一发现可能意味着miRNA在复杂大脑的发展中发挥着基本作用。

章鱼同时拥有中央大脑和外周神经系统--一个能够独立行动的系统。资料来源：Nir Friedman

2019年，Rajewsky读到一份关于对章鱼进行遗传分析的出版物。科学家们发现，在这些头足类动物中发生了大量的RNA编辑--这意味着它们广泛使用了某些能够重新编码其RNA的酶。他回忆说："这让我想到，章鱼可能不仅擅长编辑，而且还可能有其他RNA技巧。"于是他开始与那不勒斯的Stazione Zoologica Anton Dohrn海洋研究站合作，后者给他寄来了来自死亡章鱼的18种不同组织类型的样本。

这一分析的结果是令人惊讶的。Rajewsky说："确实有大量的RNA编辑在进行，但不是在我们认为感兴趣的领域，"。最有趣的发现实际上是一个著名的RNA基因组--microRNA的急剧扩张。总共发现了42个新的miRNA家族--特别是在神经组织中，而且主要在大脑中。鉴于这些基因在头足类动物进化过程中是保守的，该团队得出结论，它们显然对动物有益，因此在功能上是重要的。

Rajewsky研究miRNA已经超过20年了。这些基因不是被翻译成mRNA，在细胞中传递蛋白质生产的指令，而是编码小块的RNA，与mRNA结合，从而影响蛋白质的生产。这些结合点在整个头足类动物的进化过程中也是保守的，另一个迹象表明这些新的miRNA具有功能上的重要性。

microRNAs可能与头足类动物的复杂大脑的出现有关。资料来源：Grygoriy Zolotarov

新的microRNA家族

"这是动物世界中微RNA家族的第三大扩展，也是脊椎动物之外最大的扩展，"主要作者Grygoriy Zolotarov博士说，他是一名乌克兰科学家，在布拉格完成医学院学习时曾在MDC-BIMSB的Rajewsky实验室实习，后来又在布拉格完成了实习。"为了解释这个规模上的区别，牡蛎，也是软体动物，自从它们与章鱼共享的最后一个祖先以来，只获得了五个新的microRNA家族--而章鱼获得了90个！"Zolotarov补充说，牡蛎并不完全以其智慧而闻名。

Rajewsky对章鱼的迷恋始于多年前，在一次晚上参观加利福尼亚的蒙特雷湾水族馆时。"我看到这个生物坐在水箱底部，我们花了几分钟时间--我是这么认为的--互相看着对方。"他说，看一只章鱼与看一条鱼非常不同。"这不是很科学，但它们的眼睛确实散发着一种智慧的感觉"。章鱼拥有与人类类似的复杂的"照相机"一般的眼睛。

从进化的角度来看，章鱼在无脊椎动物中是独一无二的。它们既有中央大脑，也有外围神经系统--一个能够独立行动的系统。如果一只章鱼失去了一个触角，该触角仍然对触觉敏感，仍然可以移动。章鱼之所以独自发展出如此复杂的大脑功能，可能在于它们非常有目的性地使用自己的手臂--例如，作为工具来打开猎物的外壳。章鱼还显示出其他的智能迹象。它们的好奇心很强，能记住一些东西。它们还能识别人，并且实际上喜欢一些人多于其他人。研究人员现在认为，它们甚至会做梦，因为它们在睡觉的时候会改变自己的颜色和皮肤结构。

类似外星人的生物

"他们说如果你想遇到外星人，就去潜水，和章鱼交朋友，"Rajewsky说。他现在正计划与其他章鱼研究人员联合起来，形成一个欧洲网络，让科学家之间有更多的交流。尽管这个社区目前还很小，但Rajewsky说，全世界对章鱼的兴趣正在增长，包括行为研究人员。他说，分析一种完全独立于我们自身发展的智力形式是非常迷人的。但这并不容易："如果你用小零食作为奖励对它们做测试，它们很快就会失去兴趣。至少，这是我的同事告诉我的，"Rajewsky说。

"由于章鱼不是典型的模型生物，我们的分子生物学工具非常有限，"Zolotarov说。"所以我们还不知道到底哪种类型的细胞表达了新的microRNAs"。Rajewsky的团队现在正计划应用一种技术，该技术由Rajewsky的实验室开发，将使章鱼组织中的细胞在分子水平上可见。

关键词：头足类动物神经系统研究人员

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