新研究可能将复杂生命的进化与microRNA联系起来

新研究可能将复杂生命的进化与microRNA联系起来本章共95584字, 更新于: 2024-12-16 05:26:43

新研究可能将复杂生命的进化与microRNA联系起来
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：新的研究表明，microRNA在大脑的复杂高级发展中起着关键作用，包括在人类中。生命章鱼以其非凡的新研系起智慧吸引了科学家和公众，从使用工具到参与创造性游戏、复杂解决问题，生命甚至从水族馆逃出。新研系起现在，复杂它们的生命认知能力可能为理解复杂生命和认知的进化提供重要的启示，包括人类的新研系起大脑。
来自达特茅斯学院和德国马克斯·德尔布吕克中心（MDC）的复杂一个国际研究小组在《科学进展》杂志上发表了一项研究，揭示了章鱼是生命第一个含有大量基因调控microRNA的已知无脊椎动物。两种章鱼的新研系起基因被发现随着进化时间的推移，microRNA的复杂数量增加，而microRNA与具有特定功能的生命高级细胞的发展有关，这一发现以前只在人类、哺乳动物和其他脊椎动物身上观察到。
共同通讯作者、达特茅斯大学生物科学教授凯文·彼得森说，当与章鱼的已知智能相结合时，这些发现为microRNA是智能生命进化的关键这一理论提供了重要支持。章鱼和鱿鱼--它们都属于一种被称为头足类的软体动物--的神经系统独立于脊椎动物而进化。然而，在章鱼和脊椎动物中普遍存在的microRNA表明，这些分子在高级认知中具有共同的作用。
彼得森说："microRNA被称为动物基因组的'暗物质'--它们不制造蛋白质，但它们调节蛋白质的表达，"他指的是被认为构成宇宙大部分的假设物质形式，他说："这是所有无脊椎动物中唯一一个microRNA急剧增加的例子，这些基因都在大脑中表达。这一直是对假说的一个重大考验，即它不是脊椎动物所特有的。这是一个重要的时刻--我们发现了复杂生命的秘密，而复杂生命的秘密就是microRNA。"
microRNA在1993年由维克多-安布罗斯首次报道，他在1992-2007年期间是达特茅斯大学的教授，现在是马萨诸塞大学医学院的教授。近15年来，彼得森和他的研究小组对各种动物物种的基因进行了测序，以便将microRNA与复杂的组织发展和大脑进化联系起来。
在最新的论文中，Peterson的研究小组与共同通讯作者、麻省理工学院系统生物学教授Nikolaus Rajewsky的实验室合作，该实验室拥有大量关于章鱼物种的RNA数据，特别是普通章鱼（Octopus vulgaris）。彼得森和共同作者、达特茅斯大学2022级的彼得-查博特通过从章鱼物种中测序的microRNA的原始数据，确定了在这些动物中新的或已经发现的特定序列。Chabot说，他们的工作提供了一个有组织和有注释的数据集，这对论文的发现至关重要。
彼得森的研究表明，像胎盘哺乳动物这样的生物，其基因的数量和复杂性随着进化时间的推移而增加，也表现出越来越多的microRNA的浓度。另一方面，像寄生虫这样的生物随着它们变得不那么复杂，已经失去了祖先的基因--以及microRNA。
"为了拥有新的认知能力和行为需要新的细胞类型，"彼得森说。"在胎盘哺乳动物和头足类动物--也是我们看到这些microRNA表达的基因的地方。在过去5亿年中似乎没有什么变化的动物没有非常多的microRNA。每次我们测试这个假说时，我们都发现它非常可行，而且我们还无法反驳它。这就是这篇论文特别令人兴奋的地方，"他说。
章鱼拥有一种不寻常的智慧。2016年，一只名叫Inky的章鱼从新西兰国家水族馆逃出，它从鱼缸的缝隙中滑过，用腕足把自己带到几英尺高的地板上，然后再进入一条近150英尺长的排水管，通向大海--以及他的自由，成为国际头条。人们还观察到章鱼用废弃的椰子壳收集和建造庇护所，并利用水流与各种物体玩捉迷藏。
研究报告的共同作者、挪威特罗姆瑟大学的研究小组组长巴斯蒂安-弗洛姆说，这种智慧可能源于microRNA在细胞功能多样化方面的作用，他与彼得森实验室合作进行研究，并建立了在线microRNA数据库MirGeneDB。
弗洛姆说，复杂生物体内的细胞执行专门的任务，这意味着周围的细胞需要被校准以执行额外的功能。"microRNA就像灯的开关或调光器，可以打开并调节一个细胞中成千上万种蛋白质的表达，并指定细胞可以做什么。这是个数字游戏。牡蛎和蛞蝓有microRNA，但是在头足类动物--尤其是章鱼中，它们的数量激增，与它们的智力相关。"

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