Осьминог - исключительный организм с чрезвычайно сложным мозгом и когнитивными способностями, уникальными среди беспозвоночных. Настолько, что в некотором смысле у него больше общего с позвоночными, чем с беспозвоночными. Нейронная и когнитивная сложность этих животных может проистекать из молекулярной аналогии с человеческим мозгом, как было обнаружено в исследовательской статье, недавно опубликованной в BMC Biology и координируемой Ремо Санжесом из СИССА из Триеста и Грациано Фиорито из Stazione Zoologica Anton Dohrn из Неаполя.

Исследование показывает, что одни и те же "прыгающие гены" активны как в человеческом мозге, так и в мозге двух видов: обыкновенного осьминога Octopus vulgaris и калифорнийского осьминога Octopus bimaculoides. Это открытие может помочь нам понять секрет интеллекта этих удивительных организмов.

Секвенирование генома человека показало еще в 2001 году, что более 45% его состоит из последовательностей, называемых транспозонами, так называемых "прыгающих генов", которые с помощью молекулярных механизмов копирования и вставки или вырезания и вставки могут "перемещаться" из одной точки генома человека в другую., перетасовка или дублирование. В большинстве случаев эти подвижные элементы остаются бесшумными: они не имеют видимых эффектов и потеряли способность двигаться. Некоторые из них неактивны, потому что в них на протяжении поколений накапливались мутации; другие остаются нетронутыми, но блокируются клеточными защитными механизмами. С эволюционной точки зрения, даже эти фрагменты и сломанные копии транспозонов все еще могут быть полезны в качестве "сырой материи", которую может создать эволюция.

Среди этих мобильных элементов наиболее актуальными являются те, которые принадлежат к так называемому семейству ЛИНЕЙНЫХ (Длинных вкрапленных ядерных элементов), обнаруженных в сотне копий в геноме человека и все еще потенциально активных. Традиционно считалось, что активность линий была всего лишь пережитком прошлого, остатком эволюционных процессов, в которых участвовали эти подвижные элементы, но в последние годы появились новые доказательства, свидетельствующие о том, что их активность тонко регулируется в мозге. Есть много ученых, которые считают, что линейные транспозоны связаны с когнитивными способностями, такими как обучение и память: они особенно активны в гиппокампе, наиболее важной структуре нашего мозга для нейронного контроля процессов обучения.

Геном осьминога, как и наш, богат "прыгающими генами", большинство из которых неактивны. Сосредоточив внимание на транспозонах, все еще способных копировать и вставлять, исследователи идентифицировали элемент семейства LINE в частях мозга, имеющих решающее значение для когнитивных способностей этих животных. Открытие, ставшее результатом сотрудничества между Высшей Международной школой изучения Аванзати, Зоологическим институтом Антона Дорна и Итальянским технологическим институтом, стало возможным благодаря методам секвенирования нового поколения, которые были использованы для анализа молекулярного состава генов, активных в нервной системе осьминога.

"Открытие элемента семейства LINE, активного в мозге двух видов осьминогов, очень важно, поскольку оно подтверждает идею о том, что эти элементы выполняют определенную функцию, выходящую за рамки копирования и вставки", - объясняет Ремо Санжес, директор лаборатории вычислительной геномики в СИССЕ., который начал работать над этим проектом, когда он был исследователем в Stazione Zoologica Anton Dohrn из Неаполя. Исследование, опубликованное в журнале BMC Biology, было проведено международной командой из более чем двадцати исследователей со всего мира.

"Я буквально подпрыгнула на стуле, когда под микроскопом увидела очень сильный сигнал активности этого элемента в вертикальной доле, структуре мозга, которая у осьминога является центром обучения и когнитивных способностей, точно так же, как гиппокамп у людей", - рассказывает Джованна Понте из Stazione. Зоолог Антон Дорн.

По словам Джузеппе Петрозино из Stazione Zoologica Антона Дорна и Стефано Густинчича из Итальянского технологического института, "Это сходство между человеком и осьминогом, которое показывает активность ЛИНЕЙНОГО элемента в области когнитивных способностей, может быть объяснено как увлекательный пример конвергентной эволюции, феномена, для которого у двух генетически отдаленных видов, один и тот же молекулярный процесс развивается независимо, в ответ на сходные потребности".

"Мозг осьминога функционально аналогичен по многим своим характеристикам мозгу млекопитающих", - говорит Грациано Фьорито, директор департамента биологии и эволюции морских организмов Зоологического института Антона Дорна. "Также по этой причине идентифицированный линейный элемент представляет собой очень интересного кандидата для изучения, чтобы улучшить наши знания об эволюции интеллекта".

ИСТОЧНИК