• РЕГИСТРАЦИЯ

Почему осьминоги такие умные

4 2448

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

Головоногие моллюски вообще и осьминоги в частности известны своим высоким уровнем развития, который делается  заметнее  при сравнении их с их ближайшими родичами: улитками, беззубками и т. д. Достаточно вспомнить выдающиеся способности головоногих к маскировке, их глаза, похожие строением человеческие, и то, как они управляются с восемью щупальцами. Чтобы согласованно двигать таким количеством конечностей, нужно обладать довольно развитой нервной системой.

Осьминог Octopus bimaculoides стал первым головоногим, чей геном прочли полностью. (Фото Norbert Wu / Science Faction / Corbis.)

Осьминог Octopus bimaculoides стал первым головоногим, чей геном прочли полностью. (Фото Norbert Wu / Science Faction / Corbis.)

Осьминоги способны решать экспериментальные когнитивные задачи: они находят и запоминают выход из довольно сложных лабиринтов и понимают, что нужно открыть банку с едой, чтобы достать вкусного краба – что опять же указывает на достаточно высокий уровень развития интеллекта. Они даже могут сотрудничать с другими хищниками, когда для того, чтобы заполучить добычу, требуются объединённые усилия (год назад мы писали о том, как каменные окуни договариваются с осьминогами о совместной охоте).

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

Оказалось, что геном у осьминогов необычайно велик: в их ДНК в сумме содержится 2,7 млрд пар оснований (то есть генетических «букв»), а число генов, которые кодируют белки, составляет 33 000., что в 5-6 раз больше, чем у других беспозвоночных. Более того, 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 разным оценкам, от 20 до 25 тыс.

 

 

Поскольку хромосом у осьминогов тоже примерно в два раза больше, чем у остальных беспозвоночных, то сначала решили было, что у головоногих в ходе эволюции произошло удвоение генома – обычная процедура, позволяющая присваивать копиям старых генов новые функции и тем самым осваивать новые экологические ниши, развиваться и т. д. Но оказалось, что у осьминогов умножились не все гены, а лишь те, которые принадлежат к двум определённым семействам: протокадгеринов и транскрипционных факторов со структурным мотивом цинкового пальца.

Протокадгерины играют важную роль в развитии нейронов и межклеточных взаимодействий между нейронами: они нужны как для поддержания механического контакта, так и для передачи сигналов между клетками. Таких генов у осьминогов оказалось более полутора сотен, что почти в два раза больше, чем у млекопитающих. Очевидно, что благодаря увеличенному набору протокадгеринов осьминоги получили возможность умножить и число нервных клеток – их у них полмиллиарда, что в несколько раз превосходит общее число нейронов у мыши. Причём большая часть нервных клеток осьминога собрано в щупальцах, где они формируют нечто вроде модулей управления.

Считается, что это стало обходным манёвром ввиду отсутствия у осьминогов миелина – вещества, окутывающего нервные волокна, благодаря чему сигнал проводится намного эффективнее. Если бы щупальца полагались только на мозговые команды, координация движения занимала бы много сил и времени: импульс из конечности сначала бы долго шёл по немиелинизированным нервам в мозг, а потом обратно. Поэтому в щупальцах и появились скопления нервных клеток, пользующиеся определённой автономией; и лишние протокадгерины как раз и должны были помочь организовать центры управления в осьминожьих конечностях.

Что до транскрипционных факторов с цинковыми пальцами, то они управляют активностью других генов. Транскрипционными факторами называют белки, которые регулируют – усиливают или ослабляют – синтез РНК на хромосомах. Те из них, у которых пространственная структура полипептидной цепи скреплена ионами цинка, образуют, как легко догадаться, группу факторов с цинковыми пальцами, которых у белковой молекулы может быть не один и не два. Причём как раз цинковые пальцы и «хватают» нуклеиновые кислоты, то бишь связываются с теми или иными последовательностями в ДНК или РНК. Такие белки – одни из самых распространённых инструментов регуляции генетической активности, и, поскольку у осьминогов умножилось число нервных клеток и отвечающих за них генов, то понадобились и дополнительные регуляторные факторы к ним.

Кроме того, в геноме головоногих обнаружились и другие особенности. Так, у них нашли способность быстро модифицировать белки, чтобы поменять их функции – это, как считается, помогает осьминогам настраивать нервные цепочки на выполнение разных задач и обеспечивает пластичность «ума». Ещё несколько сотен специальных генов обслуживают присоски щупалец. Наконец, шесть генов, кодирующих белки рефлектины, активны в коже и помогают осьминогам менять цвет и фактуру покровных тканей, обеспечивая выдающийся камуфляж.

В целом можно сказать, что основные генетические приобретения пошли у осьминогов на усовершенствование нервной системы. Стоит ли поэтому удивляться охотничьей стратегии, которую демонстрирует большой тихоокеанский полосатый осьминог: подкравшись сзади к креветке, он вытягивает щупальце и слегка бьёт её по голове – испуганная креветка отскакивает назад, прямо в объятия осьминога. Такую хитроумную тактику описывают в своей статье в PLoS ONE () Рой Колдуэлл (Roy Caldwell) из Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги.

 Более того, оказалось, что большие тихоокеанские полосатые осьминоги проявляют достаточную толерантность к себе подобным, разделяя трапезу с другими – а, как известно, социальная терпимость и вообще навыки социального общения считаются признаком высокого развития нервной системы.

Хотя гены читали только у одного вида осьминогов, можно предположить, что в этом смысле все они устроены примерно одинаково, так что зоологам стоит повнимательней присмотреться к тем 300 видам, которые известны на сегодняшний день – возможно, каждый из них по-своему демонстрирует присущую им сообразительность. А вот у кальмаров и каракатиц в генах вполне могут найтись какие-то отличия: хотя они вместе с осьминогами и относятся к головоногим, образ жизни, строение тела и навыки манипулирования щупальцами у них заметно отличаются от осьминожьих.

источник

Искусственный интеллект - самый живой среди живых

    Две затрещины

    В воскресенье в социальной сети Telegram появились видеокадры 32-летнего Оскара Дженкинса со связанными руками, которому выписывает смачную затрещину русский солдат, а в понедельник в австралийское ми...

    "Газа не будет! И НАТО на Украине не будет. Никогда!" Три важных события саммита ЕАЭС
    • ATRcons
    • Сегодня 13:54
    • В топе

    Саммит ЕАЭС обычно не слишком богат на большие события. Скорее, это такие "вежливые междусобойчики". Но на этот раз все в Лениградской области было по другому. И произошло как минимум...

    Что "рассказал" о гибели малазийского Boeing 777 новый "свидетель"

    ОглавлениеMH17. Cockpit Voice Recorder – свидетель, которого не допросилиСвидетельское досьеА в ответ – тишина...Показать ещёНаш автор нашёл и "допросил" не просто «свидетеля», но участника гибели в 2...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Jivoy 9 ноября 18:59

      Сценарий покруче, чем в голливудском кино: ученые предупредили, что Америка может уйти под воду

      Сейсмологи обнаружили тревожные признаки в разломе при помощи высокоточного картографирования под водой. По мнению ученых, США могут грозить 30-метровое цунами и 9-балльное землетрясение, об этом пишет газета Daily Mail. Исследование Каскадной зоны субдукции выявило четыре отдельных сегмента вдоль разлома протяженностью 970 километров, охватывающего территорию ...
      1801
      Jivoy 19 июня 10:32

      Канзас подает в суд на Pfizer за "обман" общественности относительно вакцины против Covid

      Канзас подает в суд на Pfizer за "обман" общественности относительно "серьезных побочных эффектов" вакцины против Covid Генеральный прокурор штата Канзас Крис Кобач объявил в понедельник, что штат подает в суд на гигантскую фармацевтическую компанию Pfizer за "обман" жителей Канзаса относительно безопасности и эффективности своей м...
      410
      Jivoy 12 июня 16:13

      Большеухая лисица

      Сегодня мы с вами поговорим про большеухую лисицу и это как не удивительно будет не знаменитый  ФЕНЕК. В мире существует двадцать три различных вида лисиц, но большеухая лисица (лат. Otocyon megalotis) настолько уникальна, что образует свой собственный род Otocyon в единственном числе. Этот житель африканского континента более всего примечат...
      830
      Jivoy 8 мая 20:22

      «Избыточная смертность, покалеченные жизни, эпидемия раковых заболеваний». AstraZeneca отзывает свои вакцины от коронавируса

      Издание The Telegraph сообщило, что британо-шведская фармацевтическая компания AstraZeneca начала отзывать разрешения на продажу своей вакцины от коронавируса. Реклама Заявление об отзыве препарата на территории Европейского союза компания подала 5 марта, 7 мая оно вступило в силу. Аналогичные документы AstraZeneca подаст в другие страны и Великобританию в б...
      596
      Jivoy 6 мая 10:14

      Обман века! Кто начал разработку вакцин от COVID-19 за полгода до его начала?

      Появились новые подробности о возникновении COVID-19. Группа учёных и исследователей в США затеяла судебное противостояние с фармацевтическими гигантами, поскольку уверены теперь, что у коронавируса было искусственное происхождение. И что ответственные органы, которые признали их вакцины безопасными, сделали это за деньги или из-за политики. В ходе судебного пр...
      667
      Jivoy 7 декабря 2023 г. 10:02

      Российские ученые нашли способ ускорить реакции человека

      Этот метод может быть использован для повышения концентрации внимания пилотов, сказал исследователь. Российские ученые создали метод ускорения реакций человека путем стимуляции областей мозга, где генерируются и воспринимаются изображения. Среди преимуществ метода можно отметить то, что он может помочь людям оправиться от травм головного мозга и улучшить концен...
      805
      Jivoy 19 ноября 2023 г. 11:52

      Единственный доказанный факт применения климатического оружия

      Человечество постоянно ищет способ придумать какое-нибудь совершенное и самое разрушительное оружие. «Претендентов» на звание нового особого мощного оружия массового уничтожения несколько. Часть из них относится к так называемому геофизическому оружию. Эта категория пока несуществующих видов вооружения должна использовать некие технологии влияния на ок...
      2251
      Jivoy 17 сентября 2023 г. 10:57

      Что будет, если человеку перельют кровь не той группы?

      Вроде бы все понимают, что при переливании крови есть определенные правила от которых нельзя отступать. А что собственно будет, если отступить? В плазме крови есть белки, которые называются антитела. Они выделяются как ответ иммунной системы на попадание в кровь различных вирусов, бактерий и прочих «захватчиков». В крови также есть антигены (не п...
      1816
      Jivoy 5 сентября 2023 г. 14:12

      Громкий старт новой волны пандемии коронавируса

      У Джилл Байден положительный результат на COVID, у президента Байдена тест отрицательный - Белый дом  Первая леди США Джилл Байден получила положительный результат на COVID-​19 всего за несколько дней до того, как президент Джо Байден, у которого тест на вирус оказался отрицательным, должен отправиться на саммит Большой двадцатки в Индии, Белый дом сказал в по...
      1669
      Jivoy 12 августа 2023 г. 15:17

      В мире увеличивается количество больных новым коронавирусом

      Американское издание The New York Post пишет, что случаи заболевания коронавирусом в Нью-Йорке увеличились на 55 процентов, рост отмечается также и в других штатах. «Последние данные Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк, опубликованные 2 августа, показывают, что число случаев COVID выросло на 55 процентов по сравнению с предыдущей неделей, при этом...
      1032
      Jivoy 9 августа 2023 г. 17:08

      В Нью-Йорке число случаев COVID выросло на 55%

      «В Нью-Йорке число случаев COVID выросло на 55%, врачи предупреждают о новых вариантах»: Коронавирус никуда не делся - он просто затаился, и медики ждут появления нового смертоносного варианта. «Рост числа случаев COVID-19 не ограничивается Нью-Йорком. Центр по контролю и профилактике заболеваний США зарегистрировал 8000 случаев госпитализации...
      626
      Jivoy 16 июля 2023 г. 14:11

      Начнутся испытания первого в мире препарата для восстановления зубов на людях

      Японские исследователи начнут испытания первого в мире препарата для восстановления зубов на людях в июле 2024 года ОСАКА — Японская исследовательская группа добилась успехов в разработке принципиально нового препарата, который позволит людям выращивать новые зубы. Клинические испытания на людях начнутся в июле 2024 года с целью обеспечения возможности...
      1621
      Jivoy 28 июня 2023 г. 15:23

      В Москве заработала третья нейросеть для медицинской диагностики

      В Москве заработал третий по счету диагностический инструмент на основе искусственного интеллекта, сообщил мэр Сергей Собянин. Подобными службами пользуются 1500 рентгенологов из 150 столичных учреждений; постепенно к ним присоединяются и коллеги из других регионов России. Нейросеть анализирует отклонения на снимках, полученных путем компьютерной томографии, по...
      652
      Jivoy 8 июня 2023 г. 15:18

      В Москве еще 7 заболеваний будут выявлять с помощью новой нейросети

      В Москве заработал новый комплекс искусственного интеллекта, который выявляет до 7 заболеваний на снимках, полученных путем томографии. Заместитель мэра по вопросам социального развития Анастасия Ракова рассказала, что система может обнаружить COVID-19, остеопороз позвоночника, аневризму аорты, легочную гипертензию, рак легких, ишемическую болезнь сердца и гидрото...
      487
      Jivoy 6 мая 2023 г. 10:17

      ВОЗ отменила статус пандемии для COVID-19

      Всемирная организация здравоохранения отменила статус глобальной пандемии COVID-19, заявил глава ВОЗ Тедрос Адханом Гебрейесус. «Комитет экспертов ВОЗ по чрезвычайным ситуациям по COVID-19 предложил мне отменить статус чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, имеющую международное значение (PHEIC) COVID-19. Я последовал этому совету ...
      531
      Jivoy 27 апреля 2023 г. 12:27

      Что говорит наука о вирусах

      Миллиарды лет назад органические молекулы научились реплицировать в первичном бульоне себе подобных. Так возникли первые формы жизни. Потом продвинутые молекулы создали клеточную оболочку и смогли таскать бульон с собой. Но неклеточные формы жизни никуда не исчезли. Их генетическое разнообразие до сих пор гораздо выше, чем у всех растений, животных и микроорганизм...
      1322
      Jivoy 18 апреля 2023 г. 15:07

      В московском медкомплексе испытывают отечественный аэрогель для заживления ран

      В московском медицинском комплексе "Коммунарка", расположенном в одноименном поселке, началось тестирование отечественного аэрогеля для заживления ран. Ожидается, что препарат станет надежной заменой иностранным аналогам. Глава департамента инвестиционной и промышленной политики Владислав Овчинский рассказал, что сегодня в городе работают 95 предприят...
      676
      Jivoy 15 апреля 2023 г. 20:56

      Австралийцы начинают широкую общественную кампанию по выходу из ВОЗ

      Австралийцы начинают широкую общественную кампанию по выходу из ВОЗ (Всемирной Организации Здравоохранения ООН), поскольку внесение поправок о том, что ВОЗ им. Билла Гейтса (одного из крупнейших донаторов организации) и Big Pharma должна стать мировым ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫМ органом в области здравоохранения, а не консультативным (как сейчас), переходит все границы дозвол...
      1132
      Jivoy 20 января 2023 г. 14:19

      Достижения науки. Ученый из России совершил фундаментальное открытие в области генетики

      Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин открыл механизм «молекулярной коммутации» ДНК, который меняет представления в биологии. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry. От...
      1452
      Jivoy 20 ноября 2022 г. 11:30

      Почему в Индии взрослые мужчины держатся за руки

      В Индии, среди представителей сильной половины человечества, есть очень странная традиция – ходить, взявшись за руки. Что это? В Индии есть много странных вещей, которые могут смутить неопытного путешественника. Некоторые традиции индусов и вовсе могут показаться дикими. И знаете, почитание «говядины» — это самое безобидное, что есть ...
      3032
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика