新研究可能將復雜生命的進化與microRNA聯(lián)系起來
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：新的研究表明，microRNA在大腦的復雜高級發(fā)展中起著關鍵作用，包括在人類中。生命章魚以其非凡的新研系起智慧吸引了科學家和公眾，從使用工具到參與創(chuàng)造性游戲、復雜解決問題，生命甚至從水族館逃出。新研系起現(xiàn)在，復雜它們的生命認知能力可能為理解復雜生命和認知的進化提供重要的啟示，包括人類的新研系起大腦。
來自達特茅斯學院和德國馬克斯·德爾布呂克中心（MDC）的復雜一個國際研究小組在《科學進展》雜志上發(fā)表了一項研究，揭示了章魚是生命第一個含有大量基因調(diào)控microRNA的已知無脊椎動物。兩種章魚的新研系起基因被發(fā)現(xiàn)隨著進化時間的推移，microRNA的復雜數(shù)量增加，而microRNA與具有特定功能的生命高級細胞的發(fā)展有關，這一發(fā)現(xiàn)以前只在人類、哺乳動物和其他脊椎動物身上觀察到。
共同通訊作者、達特茅斯大學生物科學教授凱文·彼得森說，當與章魚的已知智能相結合時，這些發(fā)現(xiàn)為microRNA是智能生命進化的關鍵這一理論提供了重要支持。章魚和魷魚--它們都屬于一種被稱為頭足類的軟體動物--的神經(jīng)系統(tǒng)獨立于脊椎動物而進化。然而，在章魚和脊椎動物中普遍存在的microRNA表明，這些分子在高級認知中具有共同的作用。
彼得森說："microRNA被稱為動物基因組的'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，"他指的是被認為構成宇宙大部分的假設物質(zhì)形式，他說："這是所有無脊椎動物中唯一一個microRNA急劇增加的例子，這些基因都在大腦中表達。這一直是對假說的一個重大考驗，即它不是脊椎動物所特有的。這是一個重要的時刻--我們發(fā)現(xiàn)了復雜生命的秘密，而復雜生命的秘密就是microRNA。"
microRNA在1993年由維克多-安布羅斯首次報道，他在1992-2007年期間是達特茅斯大學的教授，現(xiàn)在是馬薩諸塞大學醫(yī)學院的教授。近15年來，彼得森和他的研究小組對各種動物物種的基因進行了測序，以便將microRNA與復雜的組織發(fā)展和大腦進化聯(lián)系起來。
在最新的論文中，Peterson的研究小組與共同通訊作者、麻省理工學院系統(tǒng)生物學教授Nikolaus Rajewsky的實驗室合作，該實驗室擁有大量關于章魚物種的RNA數(shù)據(jù)，特別是普通章魚（Octopus vulgaris）。彼得森和共同作者、達特茅斯大學2022級的彼得-查博特通過從章魚物種中測序的microRNA的原始數(shù)據(jù)，確定了在這些動物中新的或已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的特定序列。Chabot說，他們的工作提供了一個有組織和有注釋的數(shù)據(jù)集，這對論文的發(fā)現(xiàn)至關重要。
彼得森的研究表明，像胎盤哺乳動物這樣的生物，其基因的數(shù)量和復雜性隨著進化時間的推移而增加，也表現(xiàn)出越來越多的microRNA的濃度。另一方面，像寄生蟲這樣的生物隨著它們變得不那么復雜，已經(jīng)失去了祖先的基因--以及microRNA。
"為了擁有新的認知能力和行為需要新的細胞類型，"彼得森說。"在胎盤哺乳動物和頭足類動物--也是我們看到這些microRNA表達的基因的地方。在過去5億年中似乎沒有什么變化的動物沒有非常多的microRNA。每次我們測試這個假說時，我們都發(fā)現(xiàn)它非常可行，而且我們還無法反駁它。這就是這篇論文特別令人興奮的地方，"他說。
章魚擁有一種不尋常的智慧。2016年，一只名叫Inky的章魚從新西蘭國家水族館逃出，它從魚缸的縫隙中滑過，用腕足把自己帶到幾英尺高的地板上，然后再進入一條近150英尺長的排水管，通向大海--以及他的自由，成為國際頭條。人們還觀察到章魚用廢棄的椰子殼收集和建造庇護所，并利用水流與各種物體玩捉迷藏。
研究報告的共同作者、挪威特羅姆瑟大學的研究小組組長巴斯蒂安-弗洛姆說，這種智慧可能源于microRNA在細胞功能多樣化方面的作用，他與彼得森實驗室合作進行研究，并建立了在線microRNA數(shù)據(jù)庫MirGeneDB。
弗洛姆說，復雜生物體內(nèi)的細胞執(zhí)行專門的任務，這意味著周圍的細胞需要被校準以執(zhí)行額外的功能。"microRNA就像燈的開關或調(diào)光器，可以打開并調(diào)節(jié)一個細胞中成千上萬種蛋白質(zhì)的表達，并指定細胞可以做什么。這是個數(shù)字游戲。牡蠣和蛞蝓有microRNA，但是在頭足類動物--尤其是章魚中，它們的數(shù)量激增，與它們的智力相關。"