Tylko wtedy, gdy myśleliśmy, że ośmiornice nie mogą być już dziwniejsze, okazuje się, że oni i ich bracia głowonogi ewoluują inaczej niż prawie każdy inny organizm na planecie.

W zaskakującym zwrocie akcji, w kwietniu 2017 roku naukowcy odkryli, że ośmiornice, wraz z niektórymi gatunkami kałamarnic i mątw, rutynowo edytują swoje sekwencje RNA (kwas rybonukleinowy), aby dostosować się do swojego środowiska.

Jest to dziwne, ponieważ tak naprawdę nie jest to sposób, w jaki adaptacje zwykle zdarzają się u zwierząt wielokomórkowych. Kiedy organizm zmienia się w jakiś fundamentalny sposób, zazwyczaj zaczyna się od mutacji genetycznej – zmiany w DNA.

Te zmiany genetyczne są następnie przekładane na działanie przez molekularnego pomocnika DNA, RNA. Możesz myśleć o instrukcjach DNA jak o przepisie, podczas gdy RNA jest szefem kuchni, który organizuje gotowanie w kuchni każdej komórki, produkując niezbędne białka, które utrzymują cały organizm w ruchu.

Ale RNA nie tylko ślepo wykonuje instrukcje – od czasu do czasu improwizuje z niektórymi składnikami, zmieniając, które białka są produkowane w komórce w rzadkim procesie zwanym edycją RNA.

Gdy taka edycja ma miejsce, może zmienić sposób działania białek, pozwalając organizmowi dostroić swoją informację genetyczną bez przechodzenia mutacji genetycznych. Ale większość organizmów nie zawraca sobie głowy tą metodą, ponieważ jest ona niechlujna i częściej powoduje problemy niż je rozwiązuje.

„Konsensus wśród ludzi, którzy badają takie rzeczy, jest taki, że Matka Natura dała RNA edycji spróbować, znalazła go chcąc, i w dużej mierze porzuciła go,” Anna Vlasits zgłosiła dla Wired.

Ale wygląda na to, że głowonogi nie dostały notatki.

W 2015 roku badacze odkryli, że kałamarnica pospolita edytowała ponad 60 procent RNA w swoim układzie nerwowym. Te edycje zasadniczo zmieniły fizjologię jej mózgu, przypuszczalnie w celu dostosowania się do różnych warunków temperaturowych w oceanie.

Zespół powrócił w 2017 roku z jeszcze bardziej zaskakującym odkryciem – co najmniej dwa gatunki ośmiornic i jedna mątwa robią to samo regularnie. Aby dokonać ewolucyjnych porównań, przyjrzeli się również nautilusowi i ślimakowi, i stwierdzili, że ich zdolności do edycji RNA są nieobecne.

„To pokazuje, że wysoki poziom edycji RNA nie jest generalnie rzeczą mięczaków; jest to wynalazek głowonogów z rodziny Coleoid” – powiedział współgłówny badacz, Joshua Rosenthal z US Marine Biological Laboratory.

Badacze przeanalizowali setki tysięcy miejsc zapisu RNA w tych zwierzętach, które należą do podklasy coleoidalnych głowonogów. Odkryli, że sprytna edycja RNA była szczególnie powszechna w układzie nerwowym coleoidów.

„Zastanawiam się, czy ma to związek z ich niezwykle rozwiniętymi mózgami”, powiedział Edowi Yongowi w The Atlantic genetyk Kazuko Nishikura z amerykańskiego Wistar Institute, który nie brał udziału w badaniu.

To prawda, że głowonogi z rodziny Coleoid są wyjątkowo inteligentne. Istnieje niezliczona ilość fascynujących opowieści o ucieczce ośmiornicy, nie wspominając o dowodach na używanie narzędzi, oraz o tym jednym ośmioramiennym facecie w nowozelandzkim akwarium, który nauczył się fotografować ludzi. (Tak, naprawdę.)

Więc jest to z pewnością przekonująca hipoteza, że ośmiornicowe bystrości mogą pochodzić z ich niekonwencjonalnie wysokiej zależności od edycji RNA, aby utrzymać mózg going.

„Jest coś fundamentalnie innego dzieje się w tych głowonogów,” powiedział Rosenthal.

Ale nie chodzi tylko o to, że te zwierzęta są biegłe w naprawianiu swojego RNA w razie potrzeby – zespół odkrył, że ta zdolność przyszła z wyraźnym ewolucyjnym kompromisem, który odróżnia je od reszty świata zwierzęcego.

W kategoriach ewolucji genomowej (tej, która wykorzystuje mutacje genetyczne, jak wspomniano powyżej), głowonogi ewoluowały naprawdę, naprawdę powoli. Naukowcy twierdzili, że było to konieczne poświęcenie – jeśli znajdziesz mechanizm, który pomaga ci przetrwać, po prostu go używaj.

„Wniosek jest taki, że aby zachować tę elastyczność w edytowaniu RNA, coleoidy musiały zrezygnować ze zdolności do ewolucji w otaczających regionach – bardzo dużo”, powiedział Rosenthal.

Jako następny krok, zespół będzie rozwijał modele genetyczne głowonogów, aby mogli prześledzić, jak i kiedy ta edycja RNA się włącza.

„To może być coś tak prostego jak zmiany temperatury lub tak skomplikowanego jak doświadczenie, forma pamięci”, powiedział Rosenthal.

Znaleziska zostały opublikowane w Cell.

Wersja tej historii została pierwotnie opublikowana w kwietniu 2017 roku.