Голубая кровь, 3 сердца, 9 мозгов - он точно с этой планеты?

Три сердца, девять мозгов, синяя кровь и щупальца с собственным разумом — действительно выглядит как чертеж инопланетного существа. Долгое время это оставалось биологической загадкой, но расшифровка генома осьминога в 2015 году наконец приоткрыла завесу тайны .

Оказывается, эволюция осьминога пошла по уникальному пути, который можно назвать «эволюцией через перестройку». Вместо того чтобы обзаводиться новыми «запчастями» (генами), природа взяла старые и переписала правила их использования.

Вот как выглядит эта «инопланетная» архитектура с точки зрения науки.

1. «Чужеродный» геном: не новые гены, а старые копии

Геном осьминога огромен (2.7 млрд пар оснований — почти как у человека) и содержит около 33 000 белок-кодирующих генов . Но главный секрет не в их количестве, а в том, как они упакованы и размножены.

Когда ученые сравнили геном осьминога с другими моллюсками (например, с улитками), они были шокированы. Геном осьминога оказался полностью «перетасован» . Это как если бы у вас была стандартная колода карт (набор генов моллюска), но ее перетасовали так, что она превратилась в совершенно другую игру.

Более того, у осьминогов произошла массовая дупликация (копирование) двух ключевых семейств генов, которые обычно отвечают за интеллект у позвоночных :

Протокадгерины (Protocadherins): Эти гены отвечают за «прокладку проводов» — создание связей между нейронами.

У осьминогов их внезапно оказалось так же много, как у млекопитающих, хотя у их родственников-беспозвоночных этих генов почти нет. Это дало им строительный материал для супермозга.

C2H2 Цинк-пальцевые белки (Zinc-finger): Это переключатели, которые включают и выключают другие гены. Их невероятное расширение позволило осьминогу «на лету» менять настройки своего организма, подстраиваясь под среду.

Почему так получилось?

Считается, что это связано с так называемыми «прыгающими генами» (транспозонами) . Эти участки ДНК вырезают себя и вставляются в другие места. У осьминогов они «прыгали» очень активно, создавая хаос и перестройки, но именно этот хаос позволил случайным образом дублировать удачные комбинации генов.

2. Три сердца и синяя кровь: история выживания на дне

Эта особенность — не магия, а гениальная инженерная логика.

Голубая кровь: Осьминог живет в холодной, бедной кислородом воде. Железо в гемоглобине (наша красная кровь) там работает плохо. Поэтому эволюция выбрала медь. Белок гемоцианин, содержащий медь, связывает кислород гораздо эффективнее в таких суровых условиях .

Побочный эффект: Когда медь связывается с кислородом, кровь синеет. Когда кислорода нет — она прозрачная.

Три сердца: Гемоцианин — очень густая, вязкая жидкость. Ее сложно протолкнуть по сосудам. Поэтому два «жаберных» сердца проталкивают кровь через жабры, чтобы насытить ее кислородом, а одно мощное «системное» сердце гонит эту голубую жидкость по всему телу . Когда осьминог плывет, системное сердце останавливается (оно устает), поэтому осьминоги предпочитают ползать, а не плавать.

3. Девять мозгов: почему щупальца живут своей жизнью

Это самая удивительная часть. У осьминога нет одного центра управления, как у человека. Его 500 миллионов нейронов (как у собаки) распределены очень странно:

1 центральный мозг (в голове) — 10% нейронов.

8 «мозгов» в щупальцах (ганглии) — 90% нейронов .

Центральный мозг посылает щупальцу лишь общий сигнал («возьми этот камень» или «хватай краба»). А как именно изогнуться, в каком порядке включить присоски, чтобы схватить — это решает нервная система самого щупальца . Более того, щупальца обрабатывают информацию о вкусе сами (присоски «пробуют» еду на вкус) и передают в мозг только итоговый вердикт.

Почему это выгодно?

Это позволяет невероятно быстро реагировать. Мозгу не нужно просчитывать сложную математику движения восьми длинных «змей» в вязкой воде. Он просто ставит задачу, а конечности сами находят решение. Это параллельный компьютер, а не последовательный.

4. Как такое могло эволюционировать? (Теория взлома РНК)

Ученые нашли еще один уникальный механизм, который объясняет скорость эволюции осьминогов:

РНК-редактирование (RNA editing)*.

У всех живых существ есть правило:

ДНК (чертеж) -> РНК (копия) -> Белок (рабочий инструмент).

У людей, если чертеж плохой, белок будет плохой.

У осьминогов же РНК умеет редактировать саму себя прямо на ходу! Она может исправлять «опечатки» в чертеже ДНК, производя белки, которые даже не прописаны в генах .

Плата за это: Из-за такой гибкости РНК, эволюция самого генома (ДНК) у осьминогов замедлилась. Они не могут быстро менять ДНК, как мы, зато они могут моментально менять работу белков, подстраиваясь под среду. Это их секретное оружие.

Итог: Почему они такие?

Осьминог — это результат эволюционного эксперимента по децентрализации.

Его предки (ранние головоногие) отказались от тяжелой защитной раковины (как у наутилуса) ради маневренности. Это был риск: мягкое тело без защиты требует интеллекта, чтобы выжить .

И эволюция пошла по пути создания «распределенного» интеллекта:

1. Взяли старый геном моллюска.

2. Перетасовали его прыгающими генами.

3. Добавили в 20 раз больше управляющих генов (Zinc-finger).

4. Сделали кровь на медной основе для холода.

5. И вынесли 90% нервной системы в конечности, чтобы мозг не перегревался от вычислений.

Поэтому осьминог для нас — это не просто умное животное.

Это параллельная версия разума на Земле, доказывающая, что интеллект можно собрать из совершенно других биологических деталей .

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: