加拿大,不列颠哥伦比亚省
章鱼的皮肤结构与伪装能力让它成为海洋中最独特的动物之一。
章鱼为何拥有复杂的神经系统？新研究发现，遗传物质的立体折叠方式可能与头足类动物的演化创新有关。
章鱼会解谜，乌贼能瞬间改变体色，鱿鱼也拥有发达的感官和神经系统。这些同属头足类的软体动物，为什么演化出了如此复杂的能力？
## 基因不只是一张“配方表”
10月9日，维也纳大学等机构的科学家在《自然·通讯》发表最新研究。他们比较了章鱼、乌贼、短尾乌贼等动物的三维基因组结构，并结合不同组织和发育阶段的基因活动，发现了一个引人深思的现象：除了基因本身，基因在细胞核里的空间位置，同样可能影响演化。
遗传物质并不是平铺在细胞中的一行行文字，而是不断折叠和盘绕的长链。两个在线性序列上相距遥远的区域，折叠后可能彼此接触，从而改变基因的调控方式。
## 几亿年前，头足类的基因组发生过一次“大洗牌”
海水中的乌贼。它们的神经系统与行为能力是演化研究的重要课题。
研究人员发现，头足类祖先经历过大规模染色体重组。那些被重新安排的遗传片段，可能形成新的远距离联系，逐渐编织出更加复杂的调控网络。团队把这一过程描述为“调控纠缠”。
并非所有结构都同样容易改变。较大的染色质结构域在不同物种间相对稳定；更细微的染色质环则变化丰富，在不同动物、组织和发育阶段呈现不同的连接方式。其中部分联系出现在与神经发育相关的基因附近。
科学家还进行了基因编辑实验：当研究人员干预短尾乌贼近缘物种胚胎中的一处候选调控区域时，部分胚胎出现神经组织发育异常，为远距离基因调控参与神经发育提供了实验支持。
## 真正惊人的，也许是演化可以“重新接线”
海中的两只鱿鱼。头足类动物的复杂特征，是理解基因组演化的重要窗口。
过去说到演化，我们经常想到基因突变或新基因出现。现在，这项研究提出另一种值得重视的可能：不必全部更换遗传零件，仅仅改变它们之间的空间连接关系，也可能让基因活动出现新模式。
就像一座城市，建筑未必发生巨大变化，但只要道路、桥梁和交通网络重新连接，城市的运行方式便可能不同。
当然，研究尚未证明章鱼的智力来自某一种基因折叠方式，更没有找到所谓的“聪明基因”。它提供的是一种关于复杂神经系统如何演化的重要机制线索。未来的研究，还需要将这些基因调控变化与具体行为之间的因果关系连接起来。
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