Почему осьминоги такие умные

Осьминоги поумнели благодаря эволюционному умножению генов, осуществляющих контроль формирование и развитие нейронов межнейронных контактов.

Головоногие моллюски по большому счету и осьминоги в частности известны своим большим уровнем развития, что делается  заметнее  при сравнении их с их ближайшими родичами: улитками, беззубками и т. д. Достаточно отыскать в памяти выдающиеся свойства головоногих к маскировке, их глаза, похожие строением человеческие, да и то, как они управляются с восемью щупальцами. Дабы согласованно двигать таким числом конечностей, необходимо владеть достаточно развитой нервной совокупностью.

Осьминог Octopus bimaculoides стал первым головоногим, чей геном прочли всецело. (Фото Norbert Wu / Science Faction / Corbis.) Громадный тихоокеанский креветка и полосатый осьминог. (Фото Roy Caldwell / UC Berkeley.)‹ ›

Осьминоги способны решать экспериментальные когнитивные задачи: они находят и запоминают выход из сверхсложных лабиринтов и знают, что необходимо открыть банку с едой, дабы дотянуться вкусного краба – что снова же показывает на высокий уровень развития интеллекта. Они кроме того смогут сотрудничать с другими хищниками, в то время, когда чтобы заполучить добычу, требуются консолидированные силы (годом ранее мы писали о том, как каменные окуни договариваются с осьминогами о совместной охоте).

Разумеется, секрет сообразительности осьминогов кроется в генах, но в каких? Ответ на это даёт статья в Nature, в которой Кэролайн Альбертен (Caroline Albertin) из Университета Чикаго, Олег Симаков из Научно-технологического университета Окинавы и Дэниэл Рокшар (Daniel Rokhsar) из Калифорнийского университета в Беркли обрисовывают результаты полного прочтения генома осьминога Octopus bimaculoides. Исследователи не просто прочли гены, они ещё и проанализировали их активность в двенадцати разных тканях животного.

Оказалось, что геном у осьминогов очень велик: в их ДНК в сумме содержится 2,7 млрд пар оснований (другими словами генетических «букв»), а число генов, каковые кодируют белки, образовывает 33 000., что в 5-6 раза больше, чем у других беспозвоночных. Более того, в случае если у человека геном по «буквам» всё-таки будет больше (3 млрд пар оснований), то по кодирующим генам человек уступает осьминогам – у нас их, по различным оценкам, от 20 до 25 тыс.

Потому, что хромосом у осьминогов также приблизительно вдвое больше, чем у остальных беспозвоночных, то сперва решили было, что у головоногих на протяжении эволюции случилось удвоение генома – простая процедура, разрешающая присваивать копиям ветхих генов новые функции и тем самым осваивать новые экологические ниши, развиваться и т. не. Но оказалось, что у осьминогов умножились не все гены, а только те, каковые принадлежат к двум определённым семействам: протокадгеринов и транскрипционных факторов со структурным мотивом цинкового пальца.

Протокадгерины занимают важное место в развитии межклеточных взаимодействий и нейронов между нейронами: они необходимы как для поддержания механического контакта, так и для передачи сигналов между клетками. Таких генов у осьминогов выяснилось более полутора сотен, что практически вдвое больше, чем у млекопитающих.

Разумеется, что благодаря увеличенному комплекту протокадгеринов осьминоги взяли возможность умножить и число нервных клеток – их у них полмиллиарда, что многократно превосходит неспециализированное число нейронов у мыши. Причём большинство нервных клеток осьминога собрано в щупальцах, где они формируют что-то наподобие модулей управления.

Считается, что это стало обходным манёвром ввиду отсутствия у осьминогов миелина – вещества, окутывающего нервные волокна, благодаря чему сигнал проводится намного действеннее. Если бы щупальца надеялись лишь на мозговые команды, координация перемещения занимала бы большое количество сил и времени: импульс из конечности сперва бы продолжительно шёл по немиелинизированным нервам в мозг, а позже обратно. Исходя из этого в щупальцах и показались скопления нервных клеток, пользующиеся определённой автономией; и лишние протокадгерины именно и должны были оказать помощь организовать центры управления в осьминожьих конечностях.

Что до транскрипционных факторов с цинковыми пальцами, то они руководят активностью вторых генов. Транскрипционными факторами именуют белки, каковые регулируют – усиливают либо ослабляют – синтез РНК на хромосомах. Те из них, у которых пространственная структура полипептидной цепи скреплена ионами цинка, образуют, как легко додуматься, группу факторов с цинковыми пальцами, которых у протеиновой молекулы возможно несколько и не два.

Причём именно цинковые пальцы и «хватают» нуклеиновые кислоты, то бишь связываются с теми либо иными последовательностями в ДНК либо РНК. Такие белки – одни из самых распространённых инструментов регуляции генетической активности, и, потому, что у осьминогов умножилось число нервных клеток и несущих ответственность за них генов, то пригодились и дополнительные регуляторные факторы к ним.

Помимо этого, в геноме головоногих обнаружились и другие особенности. Так, у них нашли свойство скоро модифицировать белки, дабы поменять их функции – это, как полагают, оказывает помощь осьминогам настраивать нервные цепочки на исполнение различных задач и снабжает пластичность «ума». Ещё пара сотен особых генов обслуживают присоски щупалец.

Наконец, шесть генов, кодирующих белки рефлектины, активны в коже и оказывают помощь осьминогам поменять цвет и фактуру покровных тканей, снабжая выдающийся камуфляж.

В целом возможно заявить, что главные генетические приобретения пошли у осьминогов на усовершенствование нервной совокупности. Стоит ли исходя из этого удивляться охотничьей стратегии, которую демонстрирует громадной тихоокеанский полосатый осьминог: подкравшись сзади к креветке, он вытягивает щупальце и легко бьёт её по голове – испуганная креветка отскакивает назад, прямо в объятия осьминога. Такую хитроумную тактику обрисовывают в собственной статье в PLoS ONE () Рой Колдуэлл (Roy Caldwell) из Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги.

 Более того, оказалось, что громадные тихоокеанские полосатые осьминоги проявляют достаточную толерантность к себе подобным, разделяя трапезу с другими – а, как мы знаем, социальная терпимость и по большому счету навыки социального общения считаются показателем большого развития нервной совокупности.

Не смотря на то, что гены просматривали лишь у одного вида осьминогов, возможно высказать предположение, что в этом смысле все они устроены приблизительно одинаково, так что зоологам стоит повнимательней присмотреться к тем 300 видам, каковые известны на сегодня – быть может, любой из них по-своему демонстрирует свойственную им сообразительность. А вот у каракатиц и кальмаров в генах в полной мере смогут найтись какие-то отличия: не смотря на то, что они вместе с осьминогами и относятся к головоногим, образ судьбы, навыки манипулирования и строение тела щупальцами у них заметно отличаются от осьминожьих.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Пищевые эмульгаторы вредят кишечнику
• Древних карфагенян снова обвинили в детоубийстве

Пришельцы со дна океана Aliens of the Deep Sea про осьминогов

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Осьминоги любят общаться

  Осьминоги общаются между собой на языке цветов, прикосновений и жестов. Считается, что осьминоги, при всём их сообразительности и уме, малосоциальны….

• Почему сон укрепляет память

  Дабы краткосрочная память превратилась в долгосрочную, в мозге должны появиться новые межнейронные контакты, а формирование таких контактов оптимальнее…

• Почему большинство животных полигамны?

  Фраза до тех пор пока смерть не разлучит нас вряд ли возможно применима к практически всем представителей животного царства. Это возможно и прекрасно,…

• Клеточная антропология: почему мы не похожи на шимпанзе

  Различия во наружности между обезьяной и человеком обусловлены не возникновением новых генов, а трансформациями в работе ветхих. При всём сходстве…