章魚能編輯自己的基因,與地球上所有的生物都不同!

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它們在編輯自己的基因!

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就在我們認為章魚不可能更怪異時,結果證明它們和它們的頭足類(cephalopod)兄弟的進化,幾乎與地球上其他的生物完全不同。

在一個令人意外的轉折,科學家發現章魚以及一些魷魚和墨魚品種,慣常地編輯它們的RNA(核糖核酸,ribonucleic acid)序列,來適應環境。

這是很怪異的,因為通常發生在多細胞動物的適應,真的不是這樣。當生物以某種基本方式發生變化時,通常會以基因突變開始,這是一種DNA的改變。

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那些基因改變然後被DNA的分子夥伴RNA轉變成行動。您可以把DNA指令想像成食譜,而RNA是廚師,在每個細胞廚房中精心烹飪,生產必需的蛋白質,以維持整個生物體的運行。

但是RNA不只是盲目地執行指令,偶爾也以一些組成要素來改善。以一種名為RNA編輯(RNA editing)的罕見的過程,改變在細胞內產生的蛋白質。

當這樣的編輯發生時,它能夠改變蛋白質的運作,允許生物微調基因訊息,而不會實際發生任何基因突變。但大多數的生物並沒有真正煩惱這種方法,因為它是混亂的,而且產生的問題比解決問題還要頻繁。

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章魚、魷魚和墨魚跟地球上所有的生物都不一樣

Anna Vlasits在連線(Wired)雜誌報導:「研究這些事物的人彼此之間的共識是,大自然提供RNA編輯來進行嘗試,發現它不夠可靠,然後大量地放棄。」

但現在看起來,頭足類動物沒有得到這份備忘錄。

在2015年,研究人員發現普通魷魚在神經系統編輯超過60%的RNA。這些編輯在本質上改變了腦部的生理機能,大概是要適應海洋的各種溫度條件。

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現在,這個團隊有更多驚人的發現來支持,至少有兩種章魚和一種墨魚經常做同樣的事情。為了做出進化的比較,他們還研究了鸚鵡螺和腹足動物蛞蝓,然後發現它們缺乏RNA編輯的能力。

共同首席研究員、美國海洋生物實驗室(US Marine Biological Laboratory)的Joshua Rosenthal:「這顯示高階的RNA編輯通常不是軟體動物,它是一種蛸亞綱頭足動物(coleoid cephalopod)的發明。」

這些研究人員分析這些動物數十萬個RNA記錄地點,這些動物屬於頭足類動物的蛸亞綱(coleoid subclass)。他們發現,巧妙的RNA編輯在蛸亞綱動物的神經系統特別普遍。

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來自美國威斯塔研究所(US Wistar Institute)、沒有參與研究的遺傳學家Kazuko Nishikura告訴大西洋(The Atlantic)雜誌的Ed Yong:「我想知道這是否與它們極度發展的頭腦有關。」

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蛸亞綱頭足動物非常聰明是真的,有無數極為吸引人的章魚逃生大師的故事,更不用說工具使用的證據,而且有一隻八爪的傢伙在紐西蘭水族館學習拍攝民眾。(是的,這是真的。)

所以這肯定是一個令人注目的假設,章魚的聰明可能來自於它們非傳統地高度依賴RNA編輯,來維持頭腦的運作。

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Rosenthal說:「在根本上,這些頭足類動物有一些不同的東西在運作。」

但是,這些動物不只是善於依據需要來修復RNA,這個團隊還發現,這種能力具有獨特的進化權衡,讓它們與動物世界的其他動物分開。

就普通的基因組進化(使用上述的基因突變)而言,蛸亞綱動物的進化是真的、真的很慢。這些研究人員認為這是一個必要的犧牲,如果你發現一個可以幫助你生存的機制,就會繼續使用它。

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Rosenthal說:「在這裡的結論是,為了維持編輯RNA的靈活性,蛸亞綱動物不得不放棄很多在周圍區域演化的能力。」

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至於下一步,這個團隊現在將開發頭足類動物的遺傳模型,以便於能夠追蹤RNA編輯如何以及何時開始運轉。

Rosenthal說:「它可以像是溫度變化一樣簡單,或像是經驗,一種記憶形式,一樣的複雜。」

這項研究成果發表在細胞(Cell)期刊

科學家發現章魚可能是外星生物!

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章魚用工具抓螃蟹:

章魚打開蓋子抓螃蟹:

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來源:Science Alert