一部分章鱼拥有极高的智力,这早已不是秘密。它们能拧开瓶盖、走出迷宫,甚至使用工具。有人半开玩笑地说,人类灭绝之后,地球上建立文明的说不定就是章鱼。
但章鱼为什么这么聪明,一直没有明确答案。哈佛大学的理查德·哈恩团队在研究加利福尼亚双斑章鱼的RNA时,发现核糖体RNA(rRNA)序列里有一段奇怪的片段。这段片段在其他动物身上从未出现过。
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从未见过的突变片段
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为了弄清这段片段的作用,研究人员把它放进大肠杆菌的核糖体里。结果出乎意料:大肠杆菌合成蛋白质的精度提高了2倍。
大多数生物合成蛋白质的流程基本相同。细胞先把DNA里的遗传信息转录到信使RNA(mRNA)上,再送到核糖体这个“蛋白质工厂”。核糖体读取mRNA的信息,把转运RNA(tRNA)送来的氨基酸按顺序连接起来,最终形成蛋白质。
新发现的这段片段,作用就是更严格地检查mRNA和tRNA的对应关系。检查越严格,蛋白质合成时出错的机会就越少。
章鱼频繁编辑RNA,也需要更严的校对
章鱼还有一个特殊之处:它们编辑自己RNA的频率远高于其他生物。这种编辑可能带来新功能,比如帮助章鱼适应更冷的水温。但频繁编辑也意味着更容易产生异常蛋白质。
研究人员推测,正是为了抑制这些错误,章鱼才演化出了这段特殊的rRNA片段。换句话说,章鱼一边大量改写自己的RNA,一边又进化出更严格的校对机制,避免蛋白质合成失控。
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为了确定这段突变出现的时间,哈恩团队比较了两类在1亿多年前就已分化的章鱼。一类是无触毛亚目,拥有发达的神经系统,能支撑复杂行为;另一类是有触毛亚目,神经系统较简单,主要靠缓慢游动捕食漂浮的饵料。
只有“聪明”的那一支才有这段片段
研究结果显示,哈恩团队检查的5种无触毛亚目章鱼,全部带有这段rRNA片段。而在有触毛亚目的一个样本——十腕章鱼属中,这段片段并不存在。
哈恩团队在结论中谨慎表示,目前还没有直接证据证明这段突变与章鱼的高级脑功能有关。但从现有结果看,只有神经系统发达、能做出复杂行为的章鱼谱系,才拥有这段特殊片段。
共同研究者里沙布·米特拉解释,章鱼的脑几乎遍布全身。为了应对捕食者和竞争压力,章鱼的脑必须快速发育。神经元寿命很长,蛋白质异常对神经元的伤害尤其严重。特殊的rRNA片段可能帮助章鱼减少这类异常,让神经元保持正常功能。
这项研究发表在《当代生物学》期刊上。它没有直接回答“章鱼为什么聪明”,但提供了一个此前未知的分子线索:一段只属于部分章鱼的核糖体RNA片段,可能正是它们维持复杂神经系统的重要基础。
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