ما هو القاسم المشترك بين الأخطبوط والعقول البشرية

ملخص: تمتلك الأخطبوطات ذخيرة موسعة بشكل هائل من الحمض الريبي النووي الريبي في أنسجتها العصبية ، مما يعكس تطورًا مشابهًا لما حدث في الفقاريات. تشير النتائج إلى أن ميرنا تلعب دورًا مهمًا في تطوير الأدمغة المعقدة.

مصدر: MDC

رأسيات الأرجل مثل الأخطبوط والحبار والحبار حيوانات عالية الذكاء ولديها أجهزة عصبية معقدة. في “تقدم العلوم” ، أظهر فريق بقيادة نيكولاس راجوسكي من مركز ماكس ديلبروك الآن أن تطورهم مرتبط بالتوسع الهائل في ذخيرة الرنا الميكروي.

إذا عدنا إلى الوراء بما فيه الكفاية في التاريخ التطوري ، فإننا نواجه آخر سلف مشترك معروف للإنسان ورأسيات الأرجل: حيوان بدائي شبيه بالديدان مع الحد الأدنى من الذكاء وبقع عين بسيطة.

في وقت لاحق ، يمكن تقسيم مملكة الحيوان إلى مجموعتين من الكائنات الحية – تلك التي لها عمود فقري وتلك التي لا تمتلكها.

بينما استمرت الفقاريات ، وخاصة الرئيسيات والثدييات الأخرى ، في تطوير أدمغة كبيرة ومعقدة ذات قدرات معرفية متنوعة ، لم تفعل اللافقاريات ذلك.

باستثناء واحد: رأسيات الأرجل.

لطالما تساءل العلماء عن سبب عدم قدرة مثل هذا الجهاز العصبي المعقد على التطور إلا في هذه الرخويات. الآن ، قدم فريق دولي بقيادة باحثين من مركز ماكس ديلبروك وكلية دارتموث في الولايات المتحدة سببًا محتملاً.

في بحث نُشر في “تقدم العلم“، يشرحون أن الأخطبوطات تمتلك ذخيرة موسعة بشكل كبير من الرنا الميكروي (miRNAs) في أنسجتها العصبية – مما يعكس التطورات المماثلة التي حدثت في الفقاريات. “إذن ، هذا ما يربطنا بالأخطبوط!” يقول البروفيسور نيكولاس راجوسكي ، المدير العلمي لمعهد برلين لبيولوجيا الأنظمة الطبية في مركز ماكس ديلبروك (MDC-BIMSB) ، ورئيس بيولوجيا أنظمة مختبر العناصر التنظيمية للجينات ، والمؤلف الأخير للورقة. ويوضح أن هذه النتيجة ربما تعني أن الجزيئات المجهرية تلعب دورًا أساسيًا في تطوير الأدمغة المعقدة.

في عام 2019 ، قرأ Rajewsky منشورًا عن التحليلات الجينية التي أجريت على الأخطبوطات. اكتشف العلماء أن الكثير من عمليات تعديل الحمض النووي الريبي تحدث في رأسيات الأرجل هذه – مما يعني أنها تستخدم بشكل مكثف بعض الإنزيمات التي يمكنها إعادة ترميز الحمض النووي الريبي الخاص بها.

يتذكر Rajewsky: “دفعني هذا إلى التفكير في أن الأخطبوطات قد لا تكون جيدة في التحرير فحسب ، بل يمكن أن تحتوي أيضًا على حيل RNA أخرى في جعبتها أيضًا”. وهكذا بدأ تعاونًا مع محطة الأبحاث البحرية Stazione Zoologica Anton Dohrn في نابولي ، والتي أرسلت إليه عينات من 18 نوعًا مختلفًا من الأنسجة من الأخطبوطات الميتة.

كانت نتائج هذه التحليلات مفاجئة: “كان هناك بالفعل الكثير من تحرير RNA ، ولكن ليس في المناطق التي نعتقد أنها ذات أهمية” ، كما يقول Rajewsky.

كان الاكتشاف الأكثر إثارة للاهتمام في الواقع هو التوسع الدراماتيكي لمجموعة معروفة من جينات RNA ، وهي microRNAs. تم العثور على ما مجموعه 42 عائلة ميرنا جديدة – على وجه التحديد في الأنسجة العصبية ومعظمها في الدماغ.

بالنظر إلى أن هذه الجينات تم حفظها خلال تطور رأسيات الأرجل ، خلص الفريق إلى أنها كانت مفيدة بشكل واضح للحيوانات وبالتالي فهي مهمة وظيفيًا.

راجوسكي يبحث في الجزيئات المجهرية الدقيقة منذ أكثر من 20 عامًا. وبدلاً من أن تُترجم إلى رنا مرسال ، والتي تقدم الإرشادات الخاصة بإنتاج البروتين في الخلية ، فإن هذه الجينات تقوم بتشفير قطع صغيرة من الحمض النووي الريبي التي ترتبط بالحمض النووي الريبي المرسال وبالتالي تؤثر على إنتاج البروتين.

تم الحفاظ على مواقع الربط هذه أيضًا خلال تطور رأسيات الأرجل – وهو مؤشر آخر على أن هذه الجزيئات الدقيقة الجديدة لها أهمية وظيفية.

عائلات microRNA جديدة

“هذا هو ثالث أكبر توسع لعائلات الرنا الميكروي في عالم الحيوان ، والأكبر خارج الفقاريات” ، كما يقول المؤلف الرئيسي غريغوري زولوتاروف ، وهو عالم أوكراني تدرب في مختبر Rajewsky في MDC-BIMSB أثناء إتمامه كلية الطب في براغ ، و لاحقا.

“لإعطائك فكرة عن الحجم ، فقد اكتسب المحار ، وهو أيضًا رخويات ، خمس عائلات microRNA جديدة فقط منذ آخر أسلاف شاركوها مع الأخطبوطات – بينما اكتسبت الأخطبوطات 90!” يضيف زولوتاروف أن المحار ليسوا معروفين بالضبط بذكائهم.

بدأ افتتان Rajewsky بالأخطبوطات منذ سنوات ، خلال زيارة مسائية إلى Monterey Bay Aquarium في كاليفورنيا. “رأيت هذا المخلوق جالسًا في قاع الخزان وقضينا عدة دقائق – لذلك اعتقدت – ننظر إلى بعضنا البعض.”

يقول إن النظر إلى الأخطبوط يختلف تمامًا عن النظر إلى السمكة: “إنه ليس علميًا للغاية ، لكن عيونهم تنضح بالذكاء.” الأخطبوطات لها عيون “كاميرا” معقدة بشكل مماثل للبشر.

من منظور تطوري ، تعتبر الأخطبوطات فريدة من نوعها بين اللافقاريات. لديهم دماغ مركزي وجهاز عصبي محيطي – جهاز قادر على التصرف بشكل مستقل. إذا فقد الأخطبوط مجساته ، فإن اللامسة تظل حساسة للمس ويمكن أن تتحرك.

يمكن أن يكمن السبب وراء كون الأخطبوطات وحيدة في تطوير مثل هذه الوظائف الدماغية المعقدة في حقيقة أنها تستخدم أذرعها بشكل هادف للغاية – كأدوات لفتح الأصداف ، على سبيل المثال.

تظهر الأخطبوطات أيضًا علامات أخرى على الذكاء: فهم فضوليون للغاية ويمكنهم تذكر الأشياء. يمكنهم أيضًا التعرف على الأشخاص وإعجاب البعض أكثر من غيرهم.

يعتقد الباحثون الآن أنهم حتى يحلمون ، لأنهم يغيرون لونهم وبنية بشرتهم أثناء النوم.

أنظر أيضا

مخلوقات تشبه الكائنات الفضائية

يقول Rajewsky: “يقولون إنك إذا كنت ترغب في مقابلة أجنبي ، اذهب للغوص وتكوين صداقات مع أخطبوط”.

إنه يخطط الآن للانضمام إلى باحثين آخرين عن الأخطبوط لتشكيل شبكة أوروبية تسمح بتبادل أكبر بين العلماء. على الرغم من أن المجتمع صغير حاليًا ، يقول Rajewsky أن الاهتمام بالأخطبوط يتزايد في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك بين الباحثين السلوكيين.

يقول إنه من الرائع تحليل شكل من أشكال الذكاء تطور بشكل مستقل تمامًا عن ذكاءنا. لكن هذا ليس بالأمر السهل: “إذا أجريت اختبارات معهم باستخدام وجبات خفيفة صغيرة كمكافآت ، فسوف يفقدون الاهتمام قريبًا. على الأقل ، هذا ما يقوله لي زملائي ، “يقول راجوسكي.

يقول زولوتاروف: “نظرًا لأن الأخطبوطات ليست كائنات نموذجية نموذجية ، فإن أدواتنا الجزيئية البيولوجية كانت محدودة للغاية”. “لذا فنحن لا نعرف حتى الآن بالضبط أنواع الخلايا التي تعبر عن الرنا الميكروي الجديد.” يخطط فريق Rajewsky الآن لتطبيق تقنية تم تطويرها في مختبر Rajewsky ، والتي ستجعل الخلايا في أنسجة الأخطبوط مرئية على المستوى الجزيئي.

حول هذا علم الوراثة وعلم الأعصاب التطوري الأخبار

مؤلف: جانا شلوتر
مصدر: MDC
اتصال: جانا شلوتر – MDC
صورة: تُنسب الصورة إلى نير فريدمان

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“ترتبط MicroRNAs ارتباطًا وثيقًا بظهور دماغ الأخطبوط المعقدبقلم نيكولاس راجوسكي وآخرون. تقدم العلم

الملخص

ترتبط MicroRNAs ارتباطًا وثيقًا بظهور دماغ الأخطبوط المعقد

رأسيات الأرجل الرخوة مثل الأخطبوطات هي لافقاريات ذكية بشكل استثنائي مع نظام عصبي شديد التعقيد تطور بشكل مستقل عن الفقاريات. نظرًا لارتفاع تحرير الحمض النووي الريبي في أنسجتها العصبية ، افترضنا أن تنظيم الحمض النووي الريبي قد يلعب دورًا رئيسيًا في النجاح المعرفي لهذه المجموعة.

وهكذا قمنا بتوصيف الحمض النووي الريبي الرسول والرنا الصغير في ثلاثة أنواع من رأسيات الأرجل بما في ذلك 18 أنسجة من الأخطبوط الشائع. نظهر أن ابتكار RNA الرئيسي لرأسيات الأرجل الرخوة هو توسع في ذخيرة الجينات microRNA (miRNA).

تم التعبير عن هذه miRNAs الجديدة تطوريًا بشكل أساسي في الأنسجة العصبية البالغة وأثناء التطور وحافظت على المواقع المستهدفة الوظيفية وبالتالي يحتمل أن تكون وظيفية. حدثت التوسعات الوحيدة المماثلة للـ miRNA ، على وجه الخصوص ، في الفقاريات.

وبالتالي ، فإننا نقترح أن الجزيئات الدقيقة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتطور أدمغة الحيوانات المعقدة.