是什么让章鱼的大脑如此独特？

与脊椎动物相似，章鱼的神经组织中存在大量的微小RNA，这意味着它们与脊椎动物神经系统有相似的演化路径。

神经现实2023年3月13日28

以章鱼、鱿鱼、乌贼为代表的头足类动物是有着复杂神经系统的高等智力动物。由德国国家分子医学中心的尼古拉斯·拉耶夫斯基（Nikolaus Rajewsky）团队在《科学进展》（Science Advances）期刊中指出它们的演化与其微小RNA（micro RNA, miRNA）数量的激增有关。

论文题目：

MicroRNAs are deeply linked to the emergence of the complex octopus brain

DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.add9938

如果我们回溯演化史，会发现目前已知人类和头足类动物的最后一个共同祖先是一个智力低下、长有简单眼点的原始蠕虫样生物。

此后，动物界被分成了两种类别——有脊椎动物和无脊椎动物。

当脊椎动物特别是灵长类和其他哺乳动物发展出了具有多样认知能力的复杂脑时，无脊椎动物则截然相反。

除了一个特例：头足类动物。

科学家一直以来对“为什么只有这些软体动物中诞生了如此复杂的神经系统”这一问题感兴趣。现在，来自德国国家分子医学中心和达特茅斯学院（Dartmouth College）的一支国际团队提出了一个可能的答案。

章鱼既有中央大脑，又有可独立于脑支配行为的周围神经系统。
——Nir Friedman

在《科学进展》期刊最近发表的论文中，他们发现章鱼的神经组织存在大量的微小RNA——而这与发生在脊椎动物中的演化相似。“所以，这就是连接我们和章鱼的东西！”论文的通讯作者、德国国家分子医学中心柏林医疗系统生物学研究所科学主任、基因调控因素系统生物学实验室负责人拉耶夫斯基教授认为，这个结果意味着微小RNA在复杂智能的发展过程中十分重要。

在2019年，拉耶夫斯基读了一篇基于章鱼的基因分析的论文。科学家在这些头足类动物中发现了很多RNA编辑，这意味着它们可以大量使用特定的酶再编码RNA。

“这使我想到，章鱼或许不仅仅善于RNA编辑，或许还藏着其它关于RNA的秘密。”拉耶夫斯基回忆道。于是，他与位于尼泊尔的安东·多恩水生动物研究站合作。该研究所曾给他提供18个来自死去章鱼的不同组织类型的样品。

分析结果是令人惊喜的。拉耶夫斯基说：“章鱼体内的确存在大量的RNA编辑，然而，其发生的位置却与我们预期的有出入。”

最有趣的发现实际上是一类很有名的RNA基因——微小RNA的激增。研究者们总共发现了42种新的微小RNA家族——具体来说，它们分布于神经组织中，并且大部分都在脑中。

考虑到在头足类的演化中，这些基因被保留了下来，该研究团队得出结论：这些微小RNA显然对动物有益，且在功能上很重要。

拉耶夫斯基已经在微小RNA领域研究超过20年了。这些基因不会被翻译成在细胞中指导蛋白合成的mRNA；它们编码的小片段RNA与mRNA结合，从而影响蛋白合成。

这些结合位点在头足类演化过程中同样也是被保留下来的——这一事实可以从另一个角度说明这些新的微小RNA在功能上十分重要。