摘要:“我們的結論是,爲了維持這種編輯RNA的靈活性,蛸亞綱物種必須放棄編輯位點周圍區域——以很大的數量存在——的演化能力,” 羅森塔爾博士補充道,“突變常常被認爲是自然選擇中的硬通貨,而這些動物通過抑制突變來維持RNA水平上的重編碼能力。在此前的研究中,科學家發現魷魚的RNA(核糖核酸,負責蛋白質合成的分子)編碼區域表現出非常高的編輯率。

  據國外媒體報道,從打開水族缸的開關,到瞬時的僞裝變色,章魚、魷魚和墨魚等頭足類動物以完成複雜行爲的能力著稱。近日的一項新研究揭示了它們這些複雜行爲背後的奇特演化路徑。

 

章魚

  章魚高智商的祕訣:能自己編輯基因以學習新技能

  研究人員認爲,章魚和魷魚等動物能通過編輯自己的基因來學習新的技能,但這麼做的代價就是演化速度的減慢。在此前的研究中,科學家發現魷魚的RNA(核糖核酸,負責蛋白質合成的分子)編碼區域表現出非常高的編輯率。在這些結果的基礎上,來自美國芝加哥大學海洋生物實驗室的科學家發現,烏賊大腦中超過60%的RNA轉錄物是通過重編碼記錄下來的,而人類身上這一比例只有1%。

 

  在後續研究中,科學家在其他3個頭足類物種中發現了同樣活躍的RNA編輯水平。這3個物種包括兩種章魚和一種墨魚,它們都屬於蛸亞綱(Coleoidea)。研究人員還鑑別出了數千個演化過程中保存下來的RNA重編碼位點。RNA編輯現象在這些動物的神經系統中尤爲突出,影響了許多在大腦功能和結構中起關鍵作用的蛋白質合成。

 

章魚

  章魚高智商的祕訣:能自己編輯基因以學習新技能

  儘管研究涉及的3個物種具有很高的RNA編輯水平,但其他許多動物並非如此。論文第一作者約書亞·羅森塔爾(Joshua Rosenthal)博士說:“這表明活躍的RNA編輯並沒有普遍存在於軟體動物中;這是蛸亞綱頭足類的一項發明。”

 

  在哺乳動物中,只有極少量的RNA編輯位點會被保留下來。羅森塔爾博士說:“這與這些頭足類身上發生的事情有本質不同,它們高度保留下了許多編輯事件。”然而,爲了保留大量的RNA重編碼位點,這些物種必須以基因組演化的速率作爲代價。

 

  舉例來說,最常見的RNA編輯是由RNA腺苷脫氫酶(ADAR)來完成的,而這種酶在編輯過程中需要參照編輯位點周圍的許多鹼基。這些鹼基與編輯位點一起保存在蛸亞綱物種的基因組中。然而,研究團隊的報告稱,這些周圍區域的突變率被嚴重抑制。

 

  “我們的結論是,爲了維持這種編輯RNA的靈活性,蛸亞綱物種必須放棄編輯位點周圍區域——以很大的數量存在——的演化能力,” 羅森塔爾博士補充道,“突變常常被認爲是自然選擇中的硬通貨,而這些動物通過抑制突變來維持RNA水平上的重編碼能力。”

 

  目前,研究者希望繼續進行下一步實驗,以確定這種現象背後的機制。“(RNA編輯)什麼時候開啓?在何種環境影響下開啓?”羅森塔爾博士說,“或許是某些很簡單的東西,比如溫度變化;也可能很複雜,比如某種經驗,或某種形式的記憶。”

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