2月 3, 2023

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タコと人間の脳の共通点は何ですか?

概要: タコは、脊椎動物と同様の進化を反映して、神経組織の mRNA のレパートリーが大幅に拡大しています。 この結果は、miRNA が複雑な脳の発達に重要な役割を果たしていることを示しています。

ソース: MDC

タコ、コウイカ、コウイカなどの頭足類は、複雑な神経系を持つ高度に知的な動物です。 Science Advances で、Max Delbrück Center の Nicholas Rajewski が率いるチームは、彼らの開発がマイクロ RNA レパートリーの指数関数的な拡大に関連していることを示しました。

進化の歴史をさかのぼると、人類と頭足類の最後の既知の共通祖先に遭遇します。これは、知性が最小限で、目の斑点が単純な原始的なワームのような動物です。

その後、動物界は、骨格のある生物とそうでない生物の 2 つのグループに分けることができます。

脊椎動物、特に他の霊長類や哺乳類は、多様な認知能力を備えた大きくて複雑な脳を進化させてきましたが、無脊椎動物はそうではありません。

1 つの例外を除いて: 頭足類。

科学者たちは、なぜこれらの軟体動物だけがこのような複雑な神経系を発達させることができるのか疑問に思ってきました. 現在、米国のマックス・デルブリュック・センターとダートマス大学の研究者が率いる国際チームが、考えられる原因を提唱しています。

に掲載された検索で科学の進歩彼らは、タコはその神経組織に非常に拡張されたマイクロRNA (miRNA) のレパートリーを持っており、これは脊椎動物で起こった同様の発達を反映していると説明している.ベルリン医用システム生物学研究所 マックス デルブリュック センター (MDC-BIMSB) で、遺伝子調節要素研究所のシステム生物学の責任者であり、最近の論文の著者である彼は、この発見はおそらく、微小分子が生体内で重要な役割を果たしていることを意味すると説明しています。複雑な脳の発達。

2019 年、Rajewsky はタコで行われた遺伝子分析に関する投稿を読みました。 科学者たちは、これらの頭足類で多くの RNA 修飾が行われていることを発見しました。これは、頭足類が RNA を再コードできる特定の酵素を多用していることを意味します。

「このことから、タコは編集が得意なだけでなく、他の RNA トリックも身につけているのではないかと考えました」と Rajewsky 氏は回想します。 そこで彼は、ナポリの海洋研究ステーション Stazione Zoologica Anton Dohrn との共同作業を開始し、死んだタコの 18 種類の組織のサンプルを彼に送りました。

これらの分析の結果は驚くべきものでした。

最も興味深い発見は、よく知られている RNA 遺伝子のグループである microRNA の劇的な拡大でした。 合計 42 の新しい miRNA ファミリーが発見されました。具体的には神経組織で、主に脳で見られました。

これらの遺伝子が頭足類の進化を通じて保存されていたことを考えると、研究チームは、それらが動物にとって明らかに有益であり、したがって機能的に重要であると結論付けました。

Ragowski は 20 年以上にわたって微粒子を研究してきました。 これらの遺伝子は、細胞内でのタンパク質産生の指示を与えるメッセンジャー RNA に翻訳される代わりに、メッセンジャー RNA に結合する RNA の小片をコードし、タンパク質産生に影響を与えます。

これらの結合部位は、頭足類の進化を通じても保存されていました。これは、これらの新しい微小分子が機能的に重要であることを示しています。

新しいマイクロRNAファミリー

「これは動物界で 3 番目に大きなマイクロ RNA ファミリーの拡大であり、脊椎動物以外では最大です」と筆頭著者の Grigory Zolotarov は言う。彼はウクライナの科学者で、プラハの医学校を卒業しながら MDC-BIMSB の Rajewsky の研究室で訓練を受け、後に.

「サイズについては、軟体動物でもある二枚貝は、タコと共通の最後の祖先から 5 つの新しい microRNA ファミリーしか獲得していませんが、タコは 90 ファミリーを獲得しています!」 ゾロタロフ氏によると、カキの知性は正確には知られていないという。

Rajewsky がタコに魅了されたのは、数年前、カリフォルニア州のモントレー ベイ水族館を夜に訪れたときのことです。 「この生き物がタンクの底に座っているのを見て、私たちは数分間お互いを見つめ合っていたのではないかと思いました。」

タコを見ることは、魚を見ることとは大きく異なる、と彼は言います。 タコは人間に似た複雑な「カメラ」の目を持っています。

進化の観点から、タコは無脊椎動物の中で独特です。 彼らは中枢脳と末梢神経系 – 独立して行動できる器官 – を持っています。 タコが触手を失った場合、触手は触覚に敏感なままで、動くことができます。

タコには複雑な「カメラ」の目があります。ここでは幼体が見られます。 クレジット: Nir ​​Friedman

タコがこのような複雑な脳機能を単独で発達させている理由は、タコが腕を非常に意図的に使用しているという事実にある可能性があります。たとえば、殻を開くためのツールとしてです。

タコは他の知性の兆候も示します。彼らは非常に好奇心旺盛で、物事を覚えることができます。 彼らはまた、人々を知り、他の人よりも好きになることができます。

研究者たちは、睡眠中に肌の色や肌の構造が変化するため、夢を見ているとさえ信じています。

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これはアーモンドのボウルを示しています

エイリアンのような生き物

「外国人に会いたいなら、ダイビングに行ってタコと友達になりましょう」と Rajewsky 氏は言います。

彼は現在、他のタコ研究者に加わり、科学者間のより大きな交流を可能にするヨーロッパのネットワークを形成することを計画しています. 現在、このコミュニティは小規模ですが、行動研究者を含め、タコへの関心は世界中で高まっていると Rajewsky 氏は言います。

私たち自身とは完全に独立して進化した知性の形態を分析することは魅力的だと彼は言います。 しかし、それは簡単なことではありません。「ご褒美として小さなスナックを使ってテストを行うと、彼らはすぐに興味を失うでしょう。少なくとも、私の同僚はそう言っています」と Ragoski 氏は言います。

「タコは典型的なモデル生物ではないため、私たちの生体分子ツールは非常に限られていました」とゾロタロフは言います。 「そのため、新しいマイクロRNAを発現する細胞の種類はまだ正確にはわかりません。」 Rajewsky 氏のチームは現在、Rajewsky 氏の研究室で開発された技術を適用して、タコ組織の細胞を分子レベルで可視化することを計画しています。

この遺伝学と進化神経科学のニュースについて

著者: ヤナ・シュローター
ソース: MDC
コンタクト: ヤナ・シュローター – MDC
写真: Nir Friedman の画像クレジット

元の検索: オープンアクセス。
マイクロRNAは複雑なタコの脳の出現に密接に関連していますNicholas Ragowski らによって書かれました。 科学の進歩


概要

マイクロRNAは複雑なタコの脳の出現に密接に関連しています

タコのような体の柔らかい頭足類は、脊椎動物とは独立して進化した非常に複雑な神経系を持つ非常に知的な無脊椎動物です。 彼らの神経組織における RNA 編集の上昇を考えると、RNA 調節がこのグループの認知的成功に重要な役割を果たしている可能性があるという仮説を立てました。

このように、我々は、18の組織を含む3種の頭足類のメッセンジャーRNAと小さなRNAを特徴付けました。 タコ. 柔らかい体の頭足類の主要な RNA 革新は、マイクロ RNA (miRNA) 遺伝子レパートリーの拡大であることを示します。

これらの進化的に新しい miRNAs は、主に成体の神経組織で発現し、発達中に機能を維持し、したがって潜在的に機能する標的部位を維持しました。 特に、miRNA の同様の拡張は脊椎動物でのみ発生しています。

したがって、我々は、微小分子が複雑な動物の脳の発達に密接に関連していることを提案します。

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