Ученые Израиля выяснили, что осьминоги и другие представители подкласса двужаберных постоянно занимаются редактированием собственной РНК, чтобы лучше адаптироваться к окружающей среде. Это позволяет головоногим становиться умнее, хоть и замедляет изменение генома.
Специалистам уже давно известны этапы экспрессии генов, когда по генетическому «чертежу» ДНК строятся функциональные белки и РНК. По имеющимся сведениям, сначала на матрице ДНК синтезируется мРНК, промежуточный переносчик информации. Потом на этой базе рибосомы собирают белки. Передача информации происходит без потерь и каких-либо изменений, последовательность аминокислот в белке точно соответствует порядку нуклеотидов в гене, который его кодирует. Что касается разнообразия белков, то оно возникает в организме благодаря их дальнейшим модификациям. Осьминоги редактируют гены.
Реже происходит модификация мРНК. Этому способствуют ферменты из семейства ADAR (аденозиндеаминазы РНК), превращающие нуклеотид аденозин в инозин. Изменение позволяет точно настроить функции белков, но встречается редко. У человека насчитывают примерно три процента измененной РНК, у дрозофил – от одного до четырех процентов. Но изральские ученые обнаружили, что осьминоги используют эту модификацию для адаптации к изменяющейся температуре.
В работе ученые проанализировали ДНК и РНК головоногих всех ветвей эволюционного древа: развитых двужаберных (осьминогов, каракатицы, кальмара), более примитивного наутилуса, брюхоногого моллюска аплизию, как контрольного представителя другого класса. Для обнаружения случаев редактирования РНК, ученые нашли систематические несоответствия между ДНК и РНК. У двужаберных обнаружилось почти сто тысяч отредактированных участков РНК, у аплизии и наутилуса – тысячу.
Чтобы понять, насколько активно модифицированная РНК участвует в создании белков, специалисты проанализировали протеом мозга осьминога. Они выяснили, что на основе отредактированной РНК у головоногого создано около 60 процентов его белков, в том числе и те, которые отвечают за соединение нейронов. Именно редактирование РНК позволяет осьминогам следовать сложным поведенческим сценариям.
Кроме того, удалось выяснить, что модификация РНК заметно замедляет эволюцию двужаберных, так как она чувствительна к мутациям ДНК. Любая мутация способна закрыть возможность редактирования белка и лишить этих существ какой-то черты, важной для выживания.
Осьминоги, если судить по данным израильских ученых, выбрали отличную адаптивность и высокий уровень разумности, а не обычный эволюционный путь, который привел к появлению тех же млекопитающих.
