مغز اختاپوس و مغز انسان “ژن های جهشی” یکسانی دارند

24 ژوئن 2022 -توسط مدرسه بین المللی مطالعات پیشرفته (SISSA)-نقاشی اختاپوس. اعتبار: گلوریا راس

اختاپوس موجودی استثنایی با مغز بسیار پیچیده و توانایی های شناختی است که در بین بی مهرگان منحصر به فرد است. به طوری که از جهاتی با مهره داران بیشتر از بی مهرگان مشترک است. پیچیدگی عصبی و شناختی این حیوانات می‌تواند از تشابه مولکولی با مغز انسان ناشی شود، همانطور که توسط یک مقاله تحقیقاتی که اخیراً در BMC Biology منتشر شده است و توسط Remo Sanges از SISSA از تریست و توسط Graziano Fiorito از Stazione Zoologica Anton Dohrn از ناپل هماهنگ شده است، نشات می‌گیرد .

این تحقیقات نشان می دهد که همان “ژن های جهشی” هم در مغز انسان و هم در مغز دو گونه Octopus vulgaris، اختاپوس معمولی، و Octopus bimaculoides، اختاپوس کالیفرنیایی فعال هستند. این کشف می تواند به ما در درک راز هوش این موجودات جذاب کمک کند.

توالی‌یابی ژنوم انسان در اوایل سال 2001 نشان داد که بیش از 45 درصد از آن از توالی‌هایی به نام ترانسپوزون‌ها تشکیل شده است، به اصطلاح «ژن‌های جهشی» که از طریق مکانیسم‌های مولکولی کپی و چسباندن یا برش و چسباندن، از یک نقطه به نقطه دیگر از ژنوم یک فرد، به هم ریختن یا تکرار می‌توانند «حرکت کنند».. در بیشتر موارد، این عناصر متحرک بی صدا می مانند: آنها هیچ اثر قابل مشاهده ای ندارند و توانایی حرکت خود را از دست داده اند. برخی از آنها غیرفعال هستند، زیرا در طول نسل ها، جهش های انباشته شده دارند. بقیه دست نخورده هستند، اما توسط مکانیسم های دفاعی سلولی مسدود شده اند. از نقطه نظر تکاملی، حتی این قطعات و کپی های شکسته ترانسپوزون ها همچنان می توانند ، به عنوان “ماده خام” که تکامل می تواند مجسمه سازی کند مفید باشند.

در میان این عناصر متحرک، مرتبط ترین آن ها متعلق به خانواده موسوم به LINE عناصر هسته ای متقابل طولانی هستند که در صد نسخه در ژنوم انسان یافت می شوند و هنوز به طور بالقوه فعال هستند. به طور سنتی تصور می‌شد که فعالیت لاین‌ها تنها بقایایی از گذشته است، بازمانده‌ای از فرآیندهای تکاملی که این عناصر متحرک را درگیر می‌کردند، اما در سال‌های اخیر شواهد جدیدی ظاهر شد که نشان می‌دهد فعالیت آن‌ها به خوبی در مغز تنظیم می‌شود. دانشمندان زیادی وجود دارند که معتقدند ترانسپوزون های LINE با توانایی های شناختی مانند یادگیری و حافظه مرتبط هستند: آنها به ویژه در هیپوکامپ، مهم ترین ساختار مغز ما برای کنترل عصبی فرآیندهای یادگیری، فعال هستند.

ژنوم اختاپوس نیز مانند ژنوم ما سرشار از “ژن های جهشی” است که بیشتر آنها غیر فعال هستند. محققان با تمرکز بر روی ترانسپوزون هایی که هنوز قادر به کپی و چسباندن هستند، عنصری از خانواده LINE را در بخش هایی از مغز شناسایی کردند که برای توانایی های شناختی این حیوانات حیاتی است. این کشف که نتیجه همکاری بین Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati، Stazione Zoologica Anton Dohrn و Istituto Italiano di Tecnologia است، به لطف تکنیک های توالی یابی نسل بعدی که برای تجزیه و تحلیل ترکیب مولکولی ژن های فعال در سیستم عصبی اختاپوس امکان پذیر شد.

ریمو توضیح می دهد: “کشف عنصری از خانواده LINE که در مغز دو گونه اختاپوس فعال است، بسیار مهم است، زیرا به این ایده که این عناصر عملکرد خاصی دارند که فراتر از کپی و چسباندن است، پشتیبانی می کند.” سانگز، مدیر آزمایشگاه ژنومیک محاسباتی در SISSA، که زمانی که محقق در Stazione Zoologica Anton Dohrn از ناپل بود، کار در این پروژه را آغاز کرد. این مطالعه که در BMC Biology منتشر شده است توسط یک تیم بین المللی با بیش از بیست محقق از سراسر جهان انجام شد.