Ученые показали, чем мозг осьминога похож на мозг человека

Глаза осьминогов подобны «камерам». Nir Friedman

Нейробиологи Центра Макса Дельбрюка показали, что эволюция мозга головоногих моллюсков, в том числе осьминогов, связана с резким расширением репертуара микроРНК в нервных клетках, особенно в нейронах головного мозга. Такое разнообразие микроРНК в нервных клетках встречается еще только в сложных нервных системах приматов, в том числе человека.

Группа нейробиологов Центра Макса Дельбрюка показала, что эволюция мозга головоногих моллюсков, в том числе осьминогов, связана с резким расширением репертуара микроРНК в нервных клетках.

Если мы заглянем достаточно далеко в эволюционную историю — на сотни миллионов лет, мы столкнемся с последним известным общим предком человека и головоногих: примитивным червеобразным животным с минимальным интеллектом и пятнами на месте глаз. Позже животный мир разделился на две группы организмов — позвоночных и беспозвоночных. Если у позвоночных, особенно у приматов и других млекопитающих, развился большой и сложный мозг с разнообразными когнитивными способностями, у беспозвоночных этого не произошло. За одним удивительным исключением: это — головоногие. Почему?

Роль микроРНК в эволюции головоногих
Ученые давно задаются вопросом, почему такая сложная нервная система смогла развиться только у головоногих моллюсков. Международная команда нейробиологов и генетиков под руководством исследователей из Центра Макса Дельбрюка и Дартмутского колледжа в США высказала гипотезу, которая объясняет такую редкую эволюцию. Ученые показали, что осьминоги обладают значительно расширенным репертуаром микроРНК в клетках своей нервной ткани.

«Это то, что связывает нас с осьминогами», — говорит соавтор работы профессор Николаус Раевски. Он объясняет, что это открытие, вероятно, означает, что микроРНК играют фундаментальную роль в развитии сложного мозга.

В 2019 году Раевски прочитал публикацию о генетических анализах, проведенных на осьминогах. Ученые обнаружили, что эти головоногие широко используют определенные ферменты, которые могут перекодировать их РНК. Самым неожиданным было резкое расширение хорошо известной по нервным клеткам приматов группы генов, кодирующих микроРНК.

У осьминогов есть как центральный мозг, так и периферическая нервная система, способная действовать независимо.Nir Friedman

У головоногих было обнаружено 42 семейства микроРНК, которые не встречаются у других беспозвоночных. Учитывая, что гены, кодирующие эти семейства микроРНК, сохранялись все время эволюции головоногих, команда пришла к выводу, что эти гены явно полезны для животных и функционально важны.

Головоногие играют с микроРНК (желтый).Grygoriy Zolotarov

Эти гены транслируются не в большие матричные РНК, которые доставляют инструкции рибосомам по производству белка в клетке, а в короткие микроРНК. Эти микроРНК связываются с матричными РНК и участвуют в их редактировании. Таким образом меняется производство белков и их разнообразие. Эти гены сохранялись на протяжении всей эволюции головоногих моллюсков, значит микроРНК имеют большое функциональное значение.

Открытие имеет большое значение и для исследования мозга человека: до сих пор характер работы микроРНК и остается недостаточно ясным. Теперь сделан важный шаг к пониманию работы микроРНК и в нервной системе человека.