Ученые: Осьминоги могут перепрограммировать свой мозг «на лету»

У животных обнаружили удивительную сверхспособность к редактированию РНК.

Осьминоги невероятно умны и это не секрет, однако теперь исследователи обнаружили, что они также обладают удивительной сверхспособностью — головоногие моллюски нашли невероятный способ защитить более тонкие части своей нервной системы от радикально меняющихся температур, пишет Science Alert.

Ученые обнаружили, что когда температурные условия слишком колеблются, головоногие могут быстро перекодировать ключевые белки в своих нервных клетках. Это гарантирует, что важнейшая неврологическая деятельность продолжит функционировать даже при резком падении температуры.

В новом исследовании ученые из Лаборатории морской биологии Чикагского университета сосредоточились на том, чтобы разгадать секрет этой сверхспособности редактировать РНК буквально на лету, которая присуща некоторым видам осьминогов, кальмаров и каракатиц.

По словам старшего автора исследования, морского биолога Джошуа Розенталя, эта стратегия кажется весьма необычной, однако она также весьма эффективна и, похоже, широко распространена во всем мире головоногих моллюсков. Ученый отмечает, что, как правило, мы считаем, что наша генетическая информация фиксирована, однако окружающая среда в действительности может влиять на то, как мы кодируем белки. При этом у головоногих это происходит в огромных масштабах.

Перекодирование РНК по сути дает организмам возможность активировать разнообразные белки в зависимости от того, что происходит в окружающей среде. Ученые обнаружили, что головоногие используют перекодирование в белках, которые действительно важны для функционирования нервной системы.

Для большинства организмов справедливым является тот факт, что как только «матрица» выпущена, в РНК больше не происходит никаких изменений. Однако в мире головоногих все обстоит совсем иначе. Еще в 2015 году ученые обнаружили, что осьминоги, каракатицы и кальмары способны модифицировать собственную РНК уже после того, как она покинула ядро. По сути это происходит «на лету», что обеспечивает быструю физиологическую реакцию. Однако ученые долгое время не понимали реакцию на что именно это активизирует.

Некоторые теории предполагали, что именно этим обусловлен невероятный интеллект головоногих моллюсков, другие полагали, что это может быть адаптацией к временным изменениям окружающей среды. Обитатели морей подвергаются воздействию широкого спектра температур, а у осьминогов, например, отсутствует активная терморегуляция. Поэтому исследователи предположили, что именно редактирование РНК позволяет им приспосабливаться к изменениям температур.

В новом исследовании ученые под руководством морского биолога Мэтью Бирка из Морской биологической лаборатории и Университета Святого Франциска решили проверить эту теорию. Объектом их изучения стали калифорнийские двухточечные осьминоги, полный геном которых был описан лишь в 2005 году.

В ходе исследования ученые меняли температуру с 22 градусов по Цельсию до 13 градусов, а затем сравнили генетические данные осьминогов с геномом из базы данных. Ученые обнаружили, что температурно-зависимое редактирование произошло в более чем 20 000 отдельных мест РНК, что делает этот процесс глобальным.

Исследователи обнаружили, что процесс редактирования не является одинаковым: как правило, редактируемые белки являются нервными белками, а почти все участки, чувствительные к температуре, сильнее редактируются в холодной воде. Исследователи пришли к выводу, что редактирование РНК, по-видимому, является ответом на резкую смену температуры воды, а именно резкого похолодания.

Чтобы исключить вероятность того, что подобная реакция была вызвана лабораторными исследованиями ученые также проверили свою теорию на диких калифорнийских двухточечных осьминогах летом и зимой, и обнаружили схожие процессы. Также ученые обнаружили, что данный процесс происходит чрезвычайно быстро — значительные изменения происходят менее чем за день.