Сложный мозг осьминога объяснили перестройкой генома 270 млн лет назад
Австрийские биологи из Венского университета предложили новое объяснение сложному устройству мозга осьминогов, кальмаров и каракатиц. Исследователи доказали, что 270 миллионов лет назад древняя перестройка хромосом изменила трехмерное сворачивание ДНК у этих животных. Результаты научного эксперимента опубликовало международное издание Nature Communications.
Что показал анализ ДНК
Внутри живой клетки нить ДНК никогда не вытягивается в прямую линию, а скручивается в сложную пространственную структуру. Руководитель исследования Тея Роджерс отмечает, что именно трехмерное сворачивание генома позволяет отдаленным участкам соприкасаться друг с другом и создавать новые сети управления генами.
Осьминоги, каракатицы и кальмары обладают самым большим и развитым мозгом среди всех беспозвоночных животных на планете. В далеком прошлом хромосомы их предков массово распадались и сливались в новых сочетаниях. В результате этого управляющие переключатели оказались рядом с генами, на которые они раньше никогда не влияли.
Ученые проанализировали упакованную ДНК гавайского кальмара-бобтейла, обыкновенной каракатицы и калифорнийского двухпятнистого осьминога. Биологи зафиксировали, что крупные блоки генома у всех трех видов сохранились практически одинаковыми. Однако мелкие петли ДНК, обеспечивающие точечный контакт между генами, сформировались совершенно по-разному.
Эмбрионы кальмара содержали всего 329 петель, каракатицы — более 900, а осьминога — 663. При этом у осьминогов петли оказались самыми длинными. Дополнительные слияния хромосом у осьминогов создали запутанную регуляторную сеть, где участки ДНК плотно взаимосвязаны между собой.
Эксперимент с отключением переключателя
Чтобы проверить реальную работу трехмерных петель, ученые провели генетический эксперимент на эмбрионах кальмара. Специалисты удалили небольшой фрагмент ДНК, который выполнял роль контрольного переключателя внутри одной из совместных петель.
Результаты эксперимента показали замедление развития у всех модифицированных зародышей. У трети испытуемых эмбрионов биологи зафиксировали недоразвитость центрального мозга и зрительных долей. Отключение всего одного участка на одной петле привело к падению активности генов, расположенных на удалении друг от друга.
Биологи подчеркивают, что прямое влияние трехмерных петель на эволюцию интеллекта головоногих моллюсков пока остается научной гипотезой. Для окончательного подтверждения теории ученым предстоит протестировать работу множества других генетических переключателей.
