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章鱼能编辑自己的RNA,与地球上所有的生物都不同!

2017-4-11 未解之谜网

它们在编辑自己的基因!

就在我们认为章鱼不可能更怪异时,结果证明它们和它们的头足类(cephalopod)兄弟的进化,几乎与地球上其他的生物完全不同。

在一个令人意外的转折,科学家发现章鱼以及一些鱿鱼和墨鱼品种,惯常地编辑它们的RNA(核糖核酸,ribonucleic acid)序列,来适应环境。

这是很怪异的,因为通常发生在多细胞动物的适应,真的不是这样。当生物以某种基本方式发生变化时,通常会以基因突变开始,这是一种DNA的改变。

那些基因改变然后被DNA的分子伙伴RNA转变成行动。您可以把DNA指令想像成食谱,而RNA是厨师,在每个细胞厨房中精心烹饪,生产必需的蛋白质,以维持整个生物体的运行。

但是RNA不只是盲目地执行指令,偶尔也以一些组成要素来改善。以一种名为RNA编辑(RNA editing)的罕见的过程,改变在细胞内产生的蛋白质。

当这样的编辑发生时,它能够改变蛋白质的运作,允许生物微调基因讯息,而不会实际发生任何基因突变。但大多数的生物并没有真正烦恼这种方法,因为它是混乱的,而且产生的问题比解决问题还要频繁。

章鱼、鱿鱼和墨鱼跟地球上所有的生物都不一样

Anna Vlasits在连线(Wired)杂志报导:“研究这些事物的人彼此之间的共识是,大自然提供RNA编辑来进行尝试,发现它不够可靠,然后大量地放弃。”

但现在看起来,头足类动物没有得到这份备忘录。

在2015年,研究人员发现普通鱿鱼在神经系统编辑超过60%的RNA。这些编辑在本质上改变了脑部的生理机能,大概是要适应海洋的各种温度条件。

现在,这个团队有更多惊人的发现来支持,至少有两种章鱼和一种墨鱼经常做同样的事情。为了做出进化的比较,他们还研究了鹦鹉螺和腹足动物蛞蝓,然后发现它们缺乏RNA编辑的能力。

共同首席研究员、美国海洋生物实验室(US Marine Biological Laboratory)的Joshua Rosenthal说:“这显示高阶的RNA编辑通常不是软件动物,它是一种蛸亚纲头足动物(coleoid cephalopod)的发明。”

这些研究人员分析这些动物数十万个RNA记录地点,这些动物属于头足类动物的蛸亚纲(coleoid subclass)。他们发现,巧妙的RNA编辑在蛸亚纲动物的神经系统特别普遍。

来自美国威斯塔研究所(US Wistar Institute)、没有参与研究的遗传学家Kazuko Nishikura告诉大西洋(The Atlantic)杂志的Ed Yong:“我想知道这是否与它们极度发展的头脑有关。”

蛸亚纲头足动物非常聪明是真的,有无数极为吸引人的章鱼逃生大师的故事,更不用说工具使用的证据,而且有一只八爪的家伙在新西兰水族馆学习拍摄民众。(是的,这是真的。)

所以这肯定是一个令人注目的假设,章鱼的聪明可能来自于它们非传统地高度依赖RNA编辑,来维持头脑的运作。

Rosenthal说:“在根本上,这些头足类动物有一些不同的东西在运作。”

但是,这些动物不只是善于依据需要来修复RNA,这个团队还发现,这种能力具有独特的进化权衡,让它们与动物世界的其他动物分开。

就普通的基因组进化(使用上述的基因突变)而言,蛸亚纲动物的进化是真的、真的很慢。这些研究人员认为这是一个必要的牺牲,如果你发现一个可以帮助你生存的机制,就会继续使用它。

Rosenthal说:“在这里的结论是,为了维持编辑RNA的灵活性,蛸亚纲动物不得不放弃很多在周围区域演化的能力。”

至于下一步,这个团队现在将开发头足类动物的遗传模型,以便于能够追踪RNA编辑如何以及何时开始运转。

Rosenthal说:“它可以像是温度变化一样简单,或像是经验,一种记忆形式,一样的复杂。”

这项研究成果发表在细胞(Cell)期刊。

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