Chobotnice objavili neuveriteľný spôsob, ako chrániť jemnejšie črty svojho nervového systému pred radikálne sa meniacimi teplotami.
Keď podmienky kolíšu, dokážu rýchlo prekódovať kľúčové proteíny vo svojich nervových bunkách, čím zaistia, že životne dôležité neurologické aktivity zostanú funkčné, keď teploty dramaticky klesnú.
ako to robia? Nasadením vzácnej superschopnosti – schopnosti, ktorá sa vyskytuje u niektorých druhov chobotníc, chobotníc a sépií, úpravou ich RNA za chodu.
Je to nezvyčajná stratégia, ale zdá sa, že je účinná a vedci sa domnievajú, že by sa mohla široko používať vo svete hlavonožcov.
„Vo všeobecnosti si myslíme, že naša genetická informácia je fixná, ale prostredie môže ovplyvniť to, ako kódujete proteíny, a u hlavonožcov sa to deje vo veľkom.“ hovorí morský biológ Joshua Rosenthal Hlavný autor nového výskumu publikovaného v námornom biologickom laboratóriu Chicagskej univerzity, miestnosť,
„Kódovanie RNA dáva organizmom možnosť exprimovať rôznorodé chvenie proteínov, kedy a kde sa rozhodnú. U hlavonožcov je väčšina kódovania pre proteíny, ktoré sú skutočne dôležité pre funkciu nervového systému, takže prirodzenou otázkou je, či sú aklimatizované na zmeny v ich fyzickom prostredí, ktoré používajú?“
Naše vlastné genetické pokyny na prežitie sa môžu zmeniť, ale to sa deje pomaly s generačnou variáciou DNA. Variácie v genetickom kóde určujú konečný tvar a funkciu jednotlivých proteínov, ktoré tvoria naše telá, vrátane systémov a štrukturálnej podpory vo vnútri nášho mozgu.
DNA však priamo nevytvára proteíny. Tieto chemicky zakódované inštrukcie sa nachádzajú v jadre vašich buniek a uvoľňujú templát prostredníctvom intermediárnej molekuly nazývanej messenger RNA (alebo mRNA), ktorá putuje z jadra do maličkých strojov na tvorbu bielkovín v okolitej vode.
Vo väčšine organizmov je to celkom jednoduché; Akonáhle sa templát uvoľní, nenastanú v RNA žiadne ďalšie zmeny. U hlavonožcov je to však trochu inak.
V roku 2015 vedci zistili, že chobotnice, sépie a chobotnice môžu upravovať RNA potom, čo opustia jadro, upravovať ju za behu, čo umožňuje rýchlu fyziologickú reakciu na… čo?
niektorí vedci Mysleli sme si, že to môže byť dôvod, prečo sú hlavonožce tak šialene, fascinujúco inteligentné, ale dôvod nás a vedcov zmiatol.
Priateľský Vyzeralo to ako prijateľné vysvetlenie dočasných environmentálnych zmien. Morské organizmy sú vystavené širokému rozsahu teplôt a chobotniciam chýba schopnosť aktívnej termoregulácie. Úprava RNA by poskytla možnosť meniť a prekódovať podmienky bez dlhodobej implementácie a relatívnej stability úpravy DNA.
Tím vedcov pod vedením morského biológa Matthewa Birka z Marine Biological Laboratory a University of St. Francis túto predstavu otestoval.
Jeho subjektmi boli kalifornská dvojbodová chobotnica (Octopus bimaculoides), ktorého celý genóm bol prvýkrát sekvenovaný v roku 2005, čo z neho robí užitočné zviera na pochopenie genetických variácií.
Výskumníci vystavili tieto chobotnice teplej vode s teplotou 22 ° C (71, 6 Fahrenheita) alebo veľmi studenej vode s teplotou 13 ° C (55, 4 Fahrenheita) a potom porovnali ich genetické informácie s databázovými genómami. Konkrétne sa pozreli na viac ako 60 000 známych stránok na úpravu a to, čo našli, bolo prekvapujúce.
„Úpravy citlivé na teplotu sa uskutočnili asi na tretine našich stránok – na viac ako 20 000 rôznych miestach – takže to nie je niečo, čo sa deje tu alebo tam, je to globálny fenomén,“ hovorí fyzik Eli Eisenberg Univerzita v Tel Avive, spoluautor článku.
„Ale ako už bolo povedané, toto sa nedeje jednotne: proteíny, ktoré sú najviac upravované, majú tendenciu byť nervovými proteínmi a takmer všetky miesta, ktoré sú citlivé na teplotu, sú viac upravované v chlade.“
Úprava sa preto zdala byť reakciou na studenú a nie horúcu vodu, čo ovplyvňuje nervové proteíny, ktoré sú obzvlášť citlivé na nízke teploty. A testy štrukturálnych proteínov dôležitých pre funkciu nervového systému chobotníc – kinezín a synaptotagmín – zistili, že vykonané zmeny budú mať vplyv na ich funkciu.
Bolo možné, že to, čo tím pozoroval, bolo výsledkom pobytu v laboratóriu, a tak chytili divoké kalifornské dvojbodkové chobotnice a Verrillove dvojbodkové chobotnice (chobotnica bimaculatus) v lete aj v zime a skúmali aj ich genómy. Tieto chobotnice mali podobné vzory úpravy RNA, čo naznačuje, že prispôsobujú svoju funkciu aktuálnym teplotným podmienkam.
Tím tiež testoval, ako rýchlo zmeny nastanú. Zmenili teplotu nádrže chobotnice zo 14 °C na 24 °C alebo naopak, pričom v priebehu 20 hodín zvýšili alebo znížili teplotu o 0,5 °C. Testovali rozsah úpravy RNA v každej chobotnici, tesne pred zavedením zmeny teploty a o štyri dni neskôr.
to sa stáva Veľmi skoroVýskumníci zistili.
„Nemali sme skutočnú predstavu, ako rýchlo sa to môže stať: či to bude trvať týždne alebo hodiny,“ Birk vysvetľuje, „Mohli sme vidieť významné zmeny za menej ako jeden deň a do štyroch dní boli na novej úrovni ustáleného stavu, ktorú nájdete po mesiaci.“
Tieto zistenia naznačujú, že aspoň jedna funkcia úpravy RNA hlavonožcov je akútnou reakciou na podmienky, ktoré by inak mohli byť pre zviera nebezpečné. Existujú aj ďalšie premenné prostredia, ktoré môžu vyvolať reakciu. Patrí medzi ne nízky obsah kyslíka, znečistenie a meniace sa sociálne podmienky.
Vedci majú podozrenie, že úprava RNA je pomerne rozšírenou stratégiou na prežitie medzi chobotnicami a chobotnicami, keď sa ich prostredie mení, a plánujú podrobnejšie preskúmať, ako sa používa.
Výskum bol zverejnený miestnosť,
