В геноме осьминогов нашли основу высокоразвитого интеллекта

Биологи впервые полностью секвенировали геном калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculoides). Это позволило опровергнуть гипотезу о полной дупликации генома у осьминогов, а также обнаружить ряд его ключевых отличий от генома других беспозвоночных. Почти все они касаются двух групп генов, преимущественно участвующих в регуляции и развитии нервной системы. Работа опубликована в журнале Nature.

Размер генома осьминога составил 2,7 миллиарда нуклеотидов (у человека это число немного больше – около 3 миллиардов), собранных в 28 хромосом. Анализ последовательности позволил найти в нем более 33 тысяч генов-кандидатов — то есть участков ДНК, потенциально способных кодировать белки. Для сравнения, у человека соответствующее число оценивается в 28 тысяч штук.

Главные геномные отличия осьминогов и их ближайших родственников из группы двужаберных (каракатиц ) от других моллюсков касаются генов, регулирующих работу нервной системы. В первую очередь это семейство транскрипционных факторов с цинковыми пальцами (названными так по характерному мотиву в структуре белка). Как и всякие транскрипционные факторы, они регулируют экспрессию генов, — в том числе играют важную роль в поддержании работы нейронов.

Другое семейство генов, необычно широко представленная у осьминогов – это гены, кодирующие белки, участвующие в адгезии (соединении клеток при контакте мембранн) – кадгерины. Также они принимают активное участие и в развитии нервной системы и экспрессируются у осьминогов главным образом в нейронах. Большинство беспозвоночных имеет всего несколько кадгеринов, тогда как у осьминогов их количество практически такое же, как у человека.

Ученые также опровергли расхожую гипотезу о полной дупликации генома осьминогов – удвоения генетического материала вследствие, например, нерасхождения дочерних хромосом при репликации ДНК на каком-то этапе эволюции, что позволяет возникнуть ряду новых фенотипических черт. Однако никаких доказательств дупликации обнаружено не было.

Осьминоги обладают рядом уникальных черт, помимо широко известной способности быстро менять окраску, они также исключительно интеллектуально развиты по сравнению с другими беспозвоночными. Считается, что из-за отсутствия миелиновой оболочки, помогающей в проведении нервных импульсов, а также сложности координации действий всех восьми щупальцев, у осьминогов в каждом из отдельных щупалец есть свой «мозг» — относительно автономный от головного мозга управляющий нервный ганглий. Связь между конкретными генами и свойствами нервной системы осьминогов еще предстоит установить, однако наличие полностью секвенированного генома дает хорошую базу для таких исследований в будущем.