鐘和

章魚(yú)是一種獨(dú)特的生物，具有極其復(fù)雜的大腦和無(wú)脊椎動(dòng)物中獨(dú)一份的認(rèn)知能力。在某種程度上，這種動(dòng)物與脊椎動(dòng)物有更多的共同點(diǎn)。當(dāng)然，章魚(yú)智力的進(jìn)化原因和決定這種原因的分子機(jī)制仍在研究中。

發(fā)表在《生物醫(yī)學(xué)中心·生物學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，章魚(yú)的神經(jīng)和認(rèn)知復(fù)雜性可能源于與人類(lèi)大腦的分子相似性。這項(xiàng)研究成果由意大利高級(jí)國(guó)際研究生院、安東·多恩動(dòng)物學(xué)研究所和意大利技術(shù)研究院合作得出。

擁有“跳躍基因”

2001年，人類(lèi)基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，超過(guò)45%的基因組由名為轉(zhuǎn)座子的序列組成。這些被稱(chēng)為“跳躍基因”的DNA序列能夠從基因組的一個(gè)位點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)位點(diǎn)：通過(guò)“復(fù)制和粘貼”或“剪切和粘貼”的分子機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)制或混合。

大多數(shù)情況下，這些移動(dòng)元素是不活躍的。有時(shí)候，這是因?yàn)槭来e累的突變已消除了它們的移動(dòng)能力，還有些時(shí)候是因?yàn)榧?xì)胞會(huì)應(yīng)用保護(hù)機(jī)制阻止它們并禁用其移動(dòng)能力。

這項(xiàng)研究表明，相同的跳躍基因同時(shí)活躍于人類(lèi)大腦和兩種章魚(yú)的大腦中：它們是普通章魚(yú)和加州雙斑蛸。據(jù)專(zhuān)家介紹，這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒂兄诹私庹卖~(yú)這種迷人生物的智力奧秘。

高級(jí)國(guó)際研究生院計(jì)算基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任雷莫·桑杰斯告訴西班牙信息與科技新聞社：“人們此前已了解到，章魚(yú)基因組富含轉(zhuǎn)座子，但從未在這種動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)潛在的活性元素?！?/p>

具備認(rèn)知能力

在現(xiàn)有的不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)座子中，人類(lèi)基因組中表現(xiàn)最多的是屬于“LINE”家族的轉(zhuǎn)座子，即長(zhǎng)散在重復(fù)序列。

傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為L(zhǎng)INE的活動(dòng)只是過(guò)去的殘跡，是涉及這些移動(dòng)元素的進(jìn)化過(guò)程的遺產(chǎn)。但近年來(lái)出現(xiàn)的新證據(jù)表明，在人腦中，LINE的活動(dòng)受到了精細(xì)調(diào)節(jié)。

事實(shí)上，它們?cè)诤ｑR體中特別活躍，海馬體是人類(lèi)大腦中對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行神經(jīng)控制的重要構(gòu)造。這一證據(jù)使許多科學(xué)家認(rèn)為它們與記憶力等認(rèn)知能力有關(guān)。

研究人員著眼于那些仍然具有復(fù)制和粘貼能力的轉(zhuǎn)座子，并且已經(jīng)在章魚(yú)大腦的某些部位確定了LINE家族的元素，這些部位對(duì)于章魚(yú)的認(rèn)知能力而言非常關(guān)鍵。

成果意義重大

通過(guò)新一代測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，人們得以分析章魚(yú)神經(jīng)系統(tǒng)中活性轉(zhuǎn)座子的分子組成。

“在所研究的兩種章魚(yú)的大腦中發(fā)現(xiàn)了活躍的LINE家族元素，這非常有意義，并且支持了認(rèn)為這些元素具有不止于復(fù)制和粘貼的特定功能的觀點(diǎn)。”桑杰斯說(shuō)。

“垂直葉是作為章魚(yú)學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力所在地的大腦構(gòu)造，就像人類(lèi)的海馬體?！卑矕|·多恩動(dòng)物學(xué)研究所的焦萬(wàn)娜·蓬特解釋說(shuō)，“當(dāng)我在顯微鏡下看到這個(gè)區(qū)域的LINE元素發(fā)出非常強(qiáng)烈的活動(dòng)信號(hào)時(shí)，我真的跳到椅子上了?！?/p>

“章魚(yú)和人類(lèi)是僅有的兩種能在控制認(rèn)知能力的‘腦葉中觀察到LINE元素表達(dá)的生物。”桑杰斯說(shuō)。

根據(jù)意大利技術(shù)研究院的斯特凡諾·古斯廷奇克和安東·多恩動(dòng)物學(xué)研究所的朱塞佩·彼得羅西諾的說(shuō)法，“人類(lèi)和章魚(yú)之間的這種相似性或可解釋為趨同進(jìn)化的絕佳案例，這種現(xiàn)象是指在遺傳上相距甚遠(yuǎn)的兩個(gè)物種中，獨(dú)立地發(fā)展出相同的分子進(jìn)化過(guò)程，以應(yīng)對(duì)相似的需求”。

（李恒克摘自2022年7月27日《參考消息》，西米繪圖）