Niezwykłe mózgi ośmiornic

Co sprawia, że głowonogi są nieporównywalnie bardziej inteligentne niż inne mięczaki? Dlaczego spojrzenie w oczy ośmiornicy daje poczucie, że patrzy na nas rozumna istota? Niemieccy naukowcy odkryli, że chociaż na drzewie ewolucji głowonogi są bliższe ślimakom i ostrygom, to ich mikroRNA pod względem działania przypomina raczej to ludzkie.

29.11.2022Aktualizacja: 30.11.2022Opublikował: RK

Ostatni wspólny przodek ludzi i głowonogów – do których należą ośmiornice, kalmary i mątwy – to prymitywne niewielkie zwierzę przypominające robaka, mające parę prostych oczu i minimalną inteligencję. Potem historia ewolucji potoczyła się w znanym kierunku, dzieląc królestwo zwierząt na dwie grupy organizmów – te które posiadają kręgosłup i te, które go nie mają. Podczas gdy kręgowce, do których należą ssaki, a pośród nich naczelne, rozwinęły duże, złożone mózgi o rozbudowanych zdolnościach poznawczych, to bezkręgowce – ujmując to eufemistycznie – raczej nie są uznawane za inteligentne stworzenia. Z jednym wyjątkiem – głowonogów.

Nauka od dawna rozważa fenomen głowonogów, czyli morskich mięczaków o dość prostej budowie ciała, a równocześnie cechujących się zupełnie niezwykłym jak na ten typ zwierząt, rozbudowanym systemem nerwowym, z liczbą neuronów około pięćset razy przewyższającą najbardziej rozbudowane pod tym względem inne bezkręgowce (pszczoły) i z bardzo rozbudowanym systemem zmysłów. Wynikiem tych cech jest niespotykana w świecie mięczaków inteligencja, której odzwierciedleniem są imponujące nam zachowania, takie jak umiejętność rozmontowania systemu filtracyjnego akwarium po to, by z niego uciec.

Możemy mówić oczywiście o przyczynach tych cech u głowonogów w kategoriach ewolucyjnego dostosowania, ale naukowcy z berlińskiego Max Delbrück Center, we współpracy z amerykańskim Dartmouth College postanowili zbadać tę sprawę bardziej dogłębnie, na poziomie genetycznym. W artykule opublikowanym w czasopiśmie „Science Advances” wyjaśniają, że ośmiornice posiadają znacznie rozszerzony repertuar mikroRNA (miRNA) w swojej tkance nerwowej, zupełnie inny niż wszystkie inne bezkręgowce, a przypominający ten, który ukształtował się u kręgowców.

Badacze uważają, że skoro głowonogi wykazują tak duże podobieństwo rozwojowe do zupełnie innej gałęzi ewolucyjnej, to wszystko wskazuje na to, że miRNA odgrywa znaczącą rolę w rozwoju złożonych mózgów.

Badania rozpoczęły się w 2019 roku, kiedy prof. Nikolaus Rajewsky, dyrektor naukowy Instytutu Biologii Systemów Medycznych w Max Delbrück Center (MDC-BIMSB) przeczytał publikację, której autorzy odkryli, że u głowonogów dochodzi do intensywnej edycji RNA, co oznacza, że skutecznie i często posługują się one pewnymi enzymami, które mogą przekodować ich RNA. To naprowadziło go na myśl, że być może ośmiornice mają inne specjalne właściwości, jeżeli chodzi o RNA. Zainicjowane badania doprowadziły do odkrycia aż 42 zupełnie nowych rodzin miRNA – zachowywanych w trakcie ewolucji głowonogów, a więc najwyraźniej korzystnych i ważnych.

MikroRNA to specyficzny rodzaj RNA, które nie pełni roli bezpośredniego przekaźnika informacji z DNA do aparatów produkujących białka, tak jak czyni to mRNA (informacyjny RNA). Zamiast tego miRNA zajmują się regulacją ekspresji innych genów.

Rozmiar ekspansji rodzin miRNA u głowonogów jest zadziwiający – to trzeci co do wielkości rozmiar w świecie zwierząt i największy u bezkręgowców.

Autorzy publikacji nie ukrywają fascynacji ośmiornicami. Prof. Rajewsky opowiada o tym, jak dwadzieścia lat temu pierwszy raz spotkał się „oko w oko” z ośmiornicą w kalifornijskim akwarium.

– Zobaczyłem to stworzenie siedzące na dnie zbiornika i spędziliśmy kilka minut – tak myślałem – patrząc na siebie – wspomina. – To nie jest zbyt naukowe, ale ich oczy emanują inteligencją.

Z perspektywy ewolucyjnej ośmiornice (i inne głowonogi) są rzeczywiście wyjątkowe pośród bezkręgowców. Mają zarówno centralny mózg, jak i obwodowy układ nerwowy – taki, który jest zdolny do niezależnego działania. Jeśli ośmiornica straci mackę, macka pozostaje wrażliwa na dotyk i nadal może się poruszać. Powodem, dla którego ośmiornice jako jedyne rozwinęły tak złożone funkcje mózgowe może być fakt, że bardzo celowo używają „rąk” – na przykład jako narzędzi do otwierania muszli.

Ośmiornice wykazują również inne oznaki inteligencji: są bardzo ciekawe i potrafią zapamiętywać różne rzeczy. Potrafią także rozpoznawać ludzi i niektórych bardziej lubić niż innych. Naukowcy podejrzewają też, że ośmiornice mają nawet marzenia senne, ponieważ podczas snu zmieniają kolor i strukturę skóry.

Badania: Grygoriy Zolotarov et al, MicroRNAs are deeply linked to the emergence of the complex octopus brain, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.add9938.

Opracowano na podstawie artykułu What octopus and human brains have in common opublikowanego na stronie Max Delbrück Center.