Ahtapotlar ve insan beyni arasındaki ortak payda nedir?

Özet: Ahtapotlar, sinir dokularında, omurgalılarınkine benzer bir evrimi yansıtan, çok geniş bir mRNA repertuarına sahiptir. Sonuçlar, miRNA’ların karmaşık beyinlerin gelişiminde önemli bir rol oynadığını göstermektedir.

kaynak: MDK

Ahtapot, mürekkep balığı ve mürekkep balığı gibi kafadanbacaklılar, karmaşık sinir sistemlerine sahip oldukça zeki hayvanlardır. Science Advances’ta, Max Delbrück Merkezi’nden Nicholas Rajewski liderliğindeki bir ekip şimdi geliştirmelerinin mikroRNA repertuarının üstel genişlemesiyle bağlantılı olduğunu gösterdi.

Evrim tarihinde yeterince geriye gidersek, insan ve kafadanbacaklıların bilinen son ortak atasıyla karşılaşırız: minimal zekaya ve basit göz lekelerine sahip solucan benzeri ilkel bir hayvan.

Daha sonra, hayvanlar alemi iki organizma grubuna ayrılabilir – omurgası olanlar ve olmayanlar.

Omurgalılar, özellikle diğer primatlar ve memeliler, çeşitli bilişsel yeteneklere sahip büyük, karmaşık beyinler geliştirmeye devam ederken, omurgasızlar gelişmedi.

Bir istisna dışında: kafadanbacaklılar.

Bilim adamları uzun zamandır neden sadece bu yumuşakçaların böylesine karmaşık bir sinir sistemi geliştirebildiğini merak ettiler. Şimdi, ABD’deki Max Delbrück Center ve Dartmouth College’dan araştırmacılar tarafından yönetilen uluslararası bir ekip olası bir nedeni ortaya koydu.

yayınlanan bir aramadaBilim ilerlemeleriAhtapotların sinir dokularında son derece geniş bir mikroRNA (miRNA) repertuarına sahip olduğunu açıklıyorlar – bu da omurgalılarda meydana gelen benzer gelişmeleri yansıtıyor. Berlin Tıbbi Sistemler Biyolojisi Enstitüsü Max Delbrück Merkezi’nde (MDC-BIMSB), Gen Düzenleyici Elementler Laboratuvarı Sistem Biyolojisi Başkanı ve makalenin yeni yazarı, bu bulgunun muhtemelen mikromoleküllerin önemli bir rol oynadığı anlamına geldiğini açıklıyor. karmaşık beyinlerin gelişimi.

Rajewsky, 2019’da ahtapotlar üzerinde yapılan genetik analizlerle ilgili bir yazı okudu. Bilim adamları, bu kafadanbacaklılarda çok sayıda RNA modifikasyonunun gerçekleştiğini keşfettiler – bu, RNA’larını yeniden kodlayabilen belirli enzimleri yoğun bir şekilde kullandıkları anlamına geliyor.

Rajewsky, “Bu, ahtapotların yalnızca düzenlemede iyi olmayabileceklerini, aynı zamanda başka RNA numaralarına da sahip olabileceklerini düşünmeme neden oldu” diye hatırlıyor. Böylece Napoli’deki deniz araştırma istasyonu Stazione Zoologica Anton Dohrn ile ölü ahtapotlardan alınan 18 farklı doku örneğini gönderen bir işbirliğine başladı.

Bu analizlerin sonuçları şaşırtıcıydı: “Gerçekten çok fazla RNA düzenlemesi yapıldı, ancak önemli olduğunu düşündüğümüz bölgelerde değil” diyor Rajewsky.

En ilginç keşif, aslında iyi bilinen bir RNA genleri grubunun, mikroRNA’ların dramatik genişlemesiydi. Özellikle nöral dokuda ve çoğunlukla beyinde olmak üzere toplam 42 yeni miRNA ailesi bulundu.

Ekip, bu genlerin kafadanbacaklı evrimi boyunca korunduğu göz önüne alındığında, bunların hayvanlar için açıkça faydalı olduğu ve bu nedenle işlevsel olarak önemli olduğu sonucuna vardı.

Ragowski, 20 yılı aşkın süredir mikropartikülleri araştırıyor. Bu genler, hücrede protein üretimi için talimatlar sağlayan haberci RNA’ya çevrilmek yerine, haberci RNA’ya bağlanan ve böylece protein üretimini etkileyen küçük RNA parçalarını kodlar.

Bu bağlanma bölgeleri ayrıca kafadanbacaklıların evrimi boyunca korunmuştur – bu yeni mikromoleküllerin işlevsel öneme sahip olduğunun bir başka göstergesi.

Yeni mikroRNA aileleri

Rajewsky’nin MDC-BIMSB’deki laboratuvarında eğitim almış, Prag’da ve daha sonra tıp fakültesini bitirirken Ukraynalı bir bilim adamı olan baş yazar Grigory Zolotarov, “Bu, hayvanlar dünyasındaki mikroRNA ailelerinin üçüncü en büyük genişlemesi ve omurgalıların dışındaki en büyük genişleme” diyor. .

“Size bir fikir vermesi için, aynı zamanda yumuşakçalar olan istiridyeler, ahtapotlarla paylaştıkları son atadan bu yana yalnızca beş yeni mikroRNA ailesi edindi – ahtapotlar ise 90 tane kazandı!” Zolotaroff, istiridyelerin zekalarıyla tam olarak bilinmediğini ekliyor.

Rajewsky’nin ahtapotlara olan hayranlığı yıllar önce Kaliforniya’daki Monterey Bay Akvaryumu’na yaptığı bir akşam ziyareti sırasında başladı. “Bu yaratığı tankın dibinde otururken gördüm ve birkaç dakika – öyle düşündüm – birbirimize bakarak geçirdik.”

Ahtapota bakmak balığa bakmaktan çok farklı, diyor ki: “Pek bilimsel değil ama gözlerinden zeka fışkırıyor.” Ahtapotlar, insanlara benzer karmaşık “kamera” gözlerine sahiptir.

Evrimsel bir bakış açısından, ahtapotlar omurgasızlar arasında benzersizdir. Merkezi bir beyinleri ve bağımsız hareket edebilen bir organ olan periferik sinir sistemleri vardır. Ahtapot dokunaçlarını kaybederse, dokunaç dokunmaya duyarlı kalır ve hareket edebilir.

Ahtapotların bu tür karmaşık beyin fonksiyonlarını geliştirmekte yalnız olmalarının nedeni, kollarını çok amaçlı bir şekilde, örneğin kabukları açmak için araçlar olarak kullanmaları olabilir.

Ahtapotlar ayrıca başka zeka belirtileri de gösterirler: çok meraklıdırlar ve bir şeyleri hatırlayabilirler. Ayrıca insanları tanıyabilir ve bazılarını diğerlerinden daha çok sevebilirler.

Araştırmacılar artık uyurken renk ve cilt yapılarını değiştirdikleri için rüya gördüklerine bile inanıyorlar.

Ayrıca bakınız

uzaylı benzeri yaratıklar

Rajewsky, “Bir yabancıyla tanışmak istiyorsan dalmaya git ve bir ahtapotla arkadaş ol derler” diyor.

Şimdi, bilim adamları arasında daha fazla değiş tokuşa izin verecek bir Avrupa ağı oluşturmak için diğer ahtapot araştırmacılarına katılmayı planlıyor. Topluluk şu anda küçük olsa da Rajewsky, davranış araştırmacıları da dahil olmak üzere dünya çapında ahtapotlara olan ilginin arttığını söylüyor.

Bizimkinden tamamen bağımsız olarak gelişen bir zeka biçimini analiz etmenin büyüleyici olduğunu söylüyor. Ancak bu kolay değil: “Ödül olarak küçük atıştırmalıklar kullanarak onlarla testler yaparsanız, kısa sürede ilgilerini kaybederler. En azından meslektaşlarım bana böyle söylüyor,” diyor Ragoski.

Zolotarov, “Ahtapotlar tipik model organizmalar olmadığından, biyomoleküler araçlarımız çok sınırlıydı” diyor. “Dolayısıyla, yeni mikroRNA’yı hangi tür hücrelerin ifade ettiğini tam olarak bilmiyoruz.” Rajewsky’nin ekibi şimdi Rajewsky’nin laboratuvarında geliştirilen ve ahtapot dokularındaki hücreleri moleküler düzeyde görünür hale getirecek bir teknolojiyi uygulamayı planlıyor.

Bu genetik ve evrimsel nörobilim haberleri hakkında

yazar: Jana Schloter
kaynak: MDK
İletişim: Jana Schloter – MDC
resim: Nir Friedman’a ait resim kredileri

Orijinal arama: açık Erişim.
“MikroRNA’lar, karmaşık ahtapot beyninin ortaya çıkışıyla yakından bağlantılıdır.Nicholas Ragowski ve diğerleri tarafından yazılmıştır. Bilim ilerlemeleri

Özet

MikroRNA’lar, karmaşık ahtapot beyninin ortaya çıkışıyla yakından bağlantılıdır.

Ahtapotlar gibi yumuşak gövdeli kafadanbacaklılar, omurgalılardan bağımsız olarak gelişen oldukça karmaşık bir sinir sistemine sahip, olağanüstü derecede zeki omurgasızlardır. Nöronal dokularındaki yüksek RNA düzenlemesi göz önüne alındığında, RNA düzenlemesinin bu grubun bilişsel başarısında önemli bir rol oynayabileceğini varsaydık.

Böylece, 18 doku içeren üç kafadanbacaklı türünde haberci RNA ve küçük RNA’yı karakterize ettik. ortak ahtapot. Yumuşak gövdeli kafadanbacaklıların başlıca RNA yeniliğinin, mikroRNA (miRNA) gen repertuarının genişletilmesi olduğunu gösteriyoruz.

Bu evrimsel olarak yeni miRNA’lar, öncelikle yetişkin nöral dokusunda ve geliştirme sırasında ifade edildi ve işlevsel ve dolayısıyla potansiyel olarak işlevsel hedef bölgeleri korudu. Özellikle miRNA’nın tek benzer açılımları omurgalılarda meydana geldi.

Bu nedenle, mikromoleküllerin karmaşık hayvan beyinlerinin gelişimi ile yakından bağlantılı olduğunu öneriyoruz.