新研究可能將復(fù)雜生命的進(jìn)化與microRNA聯(lián)系起來(lái)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：新的研究表明，microRNA在大腦的復(fù)雜高級(jí)發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，包括在人類(lèi)中。生命
章魚(yú)以其非凡的新研系起智慧吸引了科學(xué)家和公眾，從使用工具到參與創(chuàng)造性游戲、復(fù)雜解決問(wèn)題，生命甚至從水族館逃出。新研系起現(xiàn)在，復(fù)雜它們的生命認(rèn)知能力可能為理解復(fù)雜生命和認(rèn)知的進(jìn)化提供重要的啟示，包括人類(lèi)的新研系起大腦。
來(lái)自達(dá)特茅斯學(xué)院和德國(guó)馬克斯·德?tīng)柌紖慰酥行模∕DC）的復(fù)雜
一個(gè)國(guó)際研究小組在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，揭示了章魚(yú)是生命第一個(gè)含有大量基因調(diào)控microRNA的已知無(wú)脊椎動(dòng)物。兩種章魚(yú)的新研系起基因被發(fā)現(xiàn)隨著進(jìn)化時(shí)間的推移，microRNA的復(fù)雜數(shù)量增加，而microRNA與具有特定功能的生命高級(jí)細(xì)胞的發(fā)展有關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)以前只在人類(lèi)、哺乳動(dòng)物和其他脊椎動(dòng)物身上觀察到。
共同通訊作者、達(dá)特茅斯大學(xué)生物科學(xué)教授凱文·彼得森說(shuō)，當(dāng)與章魚(yú)的已知智能相結(jié)合時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)為microRNA是智能生命進(jìn)化的關(guān)鍵這一理論提供了重要支持。章魚(yú)和魷魚(yú)--它們都屬于一種被稱(chēng)為頭足類(lèi)的軟體動(dòng)物--的神經(jīng)系統(tǒng)獨(dú)立于脊椎動(dòng)物而進(jìn)化。然而，在章魚(yú)和脊椎動(dòng)物中普遍存在的microRNA表明，這些分子在高級(jí)認(rèn)知中具有共同的作用。
彼得森說(shuō)："microRNA被稱(chēng)為動(dòng)物基因組的'暗物質(zhì)'--它們不制造蛋白質(zhì)，但它們調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的表達(dá)，"他指的是被認(rèn)為構(gòu)成宇宙大部分的假設(shè)物質(zhì)形式，他說(shuō)："這是所有無(wú)脊椎動(dòng)物中唯一一個(gè)microRNA急劇增加的例子，這些基因都在大腦中表達(dá)。這一直是對(duì)假說(shuō)的一個(gè)重大考驗(yàn)，即它不是脊椎動(dòng)物所特有的。這是一個(gè)重要的時(shí)刻--我們發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜生命的秘密，而復(fù)雜生命的秘密就是microRNA。"
microRNA在1993年由維克多-安布羅斯首次報(bào)道，他在1992-2007年期間是達(dá)特茅斯大學(xué)的教授，現(xiàn)在是馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的教授。近15年來(lái)，彼得森和他的研究小組對(duì)各種動(dòng)物物種的基因進(jìn)行了測(cè)序，以便將microRNA與復(fù)雜的組織發(fā)展和大腦進(jìn)化聯(lián)系起來(lái)。
在最新的論文中，Peterson的研究小組與共同通訊作者、麻省理工學(xué)院系統(tǒng)生物學(xué)教授Nikolaus Rajewsky的實(shí)驗(yàn)室合作，該實(shí)驗(yàn)室擁有大量關(guān)于章魚(yú)物種的RNA數(shù)據(jù)，特別是普通章魚(yú)（Octopus vulgaris）。彼得森和共同作者、達(dá)特茅斯大學(xué)2022級(jí)的彼得-查博特通過(guò)從章魚(yú)物種中測(cè)序的microRNA的原始數(shù)據(jù)，確定了在這些動(dòng)物中新的或已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的特定序列。Chabot說(shuō)，他們的工作提供了一個(gè)有組織和有注釋的數(shù)據(jù)集，這對(duì)論文的發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。
彼得森的研究表明，像胎盤(pán)哺乳動(dòng)物這樣的生物，其基因的數(shù)量和復(fù)雜性隨著進(jìn)化時(shí)間的推移而增加，也表現(xiàn)出越來(lái)越多的microRNA的濃度。另一方面，像寄生蟲(chóng)這樣的生物隨著它們變得不那么復(fù)雜，已經(jīng)失去了祖先的基因--以及microRNA。
"為了擁有新的認(rèn)知能力和行為需要新的細(xì)胞類(lèi)型，"彼得森說(shuō)。"在胎盤(pán)哺乳動(dòng)物和頭足類(lèi)動(dòng)物--也是我們看到這些microRNA表達(dá)的基因的地方。在過(guò)去5億年中似乎沒(méi)有什么變化的動(dòng)物沒(méi)有非常多的microRNA。每次我們測(cè)試這個(gè)假說(shuō)時(shí)，我們都發(fā)現(xiàn)它非常可行，而且我們還無(wú)法反駁它。這就是這篇論文特別令人興奮的地方，"他說(shuō)。
章魚(yú)擁有一種不尋常的智慧。2016年，一只名叫Inky的章魚(yú)從新西蘭國(guó)家水族館逃出，它從魚(yú)缸的縫隙中滑過(guò)，用腕足把自己帶到幾英尺高的地板上，然后再進(jìn)入一條近150英尺長(zhǎng)的排水管，通向大海--以及他的自由，成為國(guó)際頭條。人們還觀察到章魚(yú)用廢棄的椰子殼收集和建造庇護(hù)所，并利用水流與各種物體玩捉迷藏。
研究報(bào)告的共同作者、挪威特羅姆瑟大學(xué)的研究小組組長(zhǎng)巴斯蒂安-弗洛姆說(shuō)，這種智慧可能源于microRNA在細(xì)胞功能多樣化方面的作用，他與彼得森實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行研究，并建立了在線(xiàn)microRNA數(shù)據(jù)庫(kù)MirGeneDB。
弗洛姆說(shuō)，復(fù)雜生物體內(nèi)的細(xì)胞執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的任務(wù)，這意味著周?chē)募?xì)胞需要被校準(zhǔn)以執(zhí)行額外的功能。"microRNA就像燈的開(kāi)關(guān)或調(diào)光器，可以打開(kāi)并調(diào)節(jié)一個(gè)細(xì)胞中成千上萬(wàn)種蛋白質(zhì)的表達(dá)，并指定細(xì)胞可以做什么。這是個(gè)數(shù)字游戲。牡蠣和蛞蝓有microRNA，但是在頭足類(lèi)動(dòng)物--尤其是章魚(yú)中，它們的數(shù)量激增，與它們的智力相關(guān)。"
