Oktopus-Gehirn und menschliches Gehirn teilen die gleichen „springenden Gene“

Tintenfische sind ein außergewöhnliches Lebewesen, das ein hochkomplexes Gehirn und kognitive Fähigkeiten besitzt, die unter Wirbellosen einzigartig sind. So sehr, dass es in gewisser Weise mehr mit Wirbeltieren als mit wirbellosen Tieren gemeinsam hat. Die neuronale und kognitive Komplexität dieser Tiere könnte aus einer molekularen Ähnlichkeit mit dem menschlichen Gehirn resultieren, wie in einer kürzlich veröffentlichten Forschungsarbeit entdeckt wurde BMC-Biologie Kuratiert von Remo Sanges von der SISSA in Triest und von Graziano Fiorito von der Stazione Zoologica Anton Dohrn in Neapel.

Die Forschung zeigt, dass in beiden die gleichen „springenden Gene“ aktiv sind der menschliche Verstand Und im Gehirn von zwei Arten, der gemeinen Krake, der gemeinen Krake Krake, und Octopus bimaculoides, ein kalifornischer Oktopus. Diese Entdeckung kann uns helfen, das Geheimnis der Intelligenz dieser wunderbaren Kreaturen zu verstehen.

Bereits die Sequenzierung des menschlichen Genoms im Jahr 2001 ergab, dass es zu mehr als 45 % aus Sequenzen besteht, die Transposons genannt werden, sogenannte „Sprunggene“, die durch molekulare Copy-and-Paste- oder Cut-and-Paste-Mechanismen „ Bewegen“ von einem Punkt zum anderen. andere Teile des Genoms eines Individuums, Mischen oder Duplizieren. In den meisten Fällen bleiben diese beweglichen Elemente stumm: Sie haben keine sichtbaren Auswirkungen und haben ihre Bewegungsfähigkeit verloren. Einige sind träge, weil sie über Generationen hinweg Mutationen angesammelt haben; Andere sind intakt, werden aber durch zelluläre Abwehrmechanismen blockiert. Aus evolutionärer Sicht können sogar diese Fragmente und zerbrochenen Kopien von Transposons immer noch nützlich sein, als „Rohmaterial“, das die Evolution schnitzen kann.

Unter diesen mobilen Elementen sind die relevantesten die der sogenannten LINE-Familie (Long Scattered Nuclear Elements), die in hundert Exemplaren vorhanden sind menschliche Gene Es kann noch aktiv sein. Die Aktivität von LINEs wurde traditionell nur als Relikt der Vergangenheit angesehen, als Überbleibsel der Evolutionsprozesse, die diese mobilen Elemente beinhalteten, aber in den letzten Jahren sind neue Beweise aufgetaucht, die zeigen, dass ihre Aktivität im Gehirn genau reguliert wird. Viele Wissenschaftler glauben, dass LINEs mit kognitiven Fähigkeiten wie Lernen und Gedächtnis zusammenhängen: Sie sind besonders aktiv im Hippocampus, der wichtigsten Struktur unseres Gehirns für die neuronale Steuerung von Lernprozessen.

Das Oktopus-Genom ist wie unseres reich an „springenden Genen“, von denen die meisten inaktiv sind. Die Forscher konzentrierten sich auf Transposons, die noch kopieren und einfügen können, und identifizierten ein Element der LINE-Familie in Teilen des Gehirns, das für die kognitiven Fähigkeiten dieser Tiere wichtig ist. Die Entdeckung wurde das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, der Stazione Zoologica Anton Dohrn und dem Istituto Italiano di Tecnologia dank Sequenzierungstechniken der nächsten Generation, die zur Analyse der molekularen Struktur aktiver Gene im Oktopus-Nervensystem verwendet wurden.

„Die Entdeckung eines Elements der LINE-Familie, das im Gehirn der beiden Krakenarten aktiv ist, ist sehr wichtig, weil es die Idee unterstützt, dass diese Elemente eine spezifische Funktion haben, die über das Kopieren und Einfügen hinausgeht“, erklärt Remo Sanges, Direktor des Computational Genomics Laboratory der SISSA, der als Forscher mit der Arbeit an diesem Projekt begann, in der Stazione Zoologica Anton Dohrn in Neapel. Die Studie veröffentlicht in BMC-BiologieEs wurde von einem internationalen Team von mehr als zwanzig Forschern aus der ganzen Welt durchgeführt.

„Ich sprang buchstäblich auf den Stuhl, als ich unter dem Mikroskop ein sehr starkes Signal der Aktivität dieses Elements im Kopflappen sah, der die Struktur des Gehirns ist, das beim Oktopus der Sitz des Lernens und der kognitiven Fähigkeiten ist. genau wie der Hippocampus beim Menschen“, sagt Giovanna Ponti von der Stazione Zoologica Anton Dohrn.

Laut Giuseppe Petrosino von der Stazione Zoologica Anton Dohrn und Stefano Gustincich vom Istituto Italiano di Tecnologia „zeigt diese Ähnlichkeit zwischen Mensch und Krake die LINE-Elementaktivität in einem Sitz Kognitive Fähigkeiten Es kann als ein schönes Beispiel für konvergente Evolution interpretiert werden, ein Phänomen, bei dem sich derselbe molekulare Prozess in zwei genetisch voneinander entfernten Arten als Reaktion auf ähnliche Bedürfnisse unabhängig voneinander entwickelt.“

„Das Gehirn Der Tintenfisch ist funktionell in vielen seiner Eigenschaften denen von Säugetieren ähnlich, sagt Graziano Fiorito, Direktor der Abteilung für Meeresbiologie und Evolution an der Stazione Zoologica Anton Dohrn. Auch aus diesem Grund wurde das LINE-Element als sehr interessanter Kandidat für die Untersuchung identifiziert, um unser Wissen über die Evolution der Intelligenz zu verbessern.“