如果说这个世界上有什么动物最像是外星生物,那么章鱼恐怕当之无愧。迄今为止,生物学家们已经在这些头足类生物身上发现了许多和其他生物不同之处。其中每一个,都令人惊讶不已:
- 大部分生物都只有一个心脏,章鱼却有三个心脏,其中一个为全身供血,还有两个为鳃供血;
- 章鱼不仅有多个心脏,而且还有“无数个大脑”——它们的神经元甚至在触手上都有分布,也就是说,每一只触手都有单独的控制系统,可以自行活动,甚至在章鱼死亡后触手依然可以活动一段时间;
- 章鱼的伪装能力非常强,可以迅速随着环境的变化而改变自己的颜色,融入到周围环境中,将自己隐藏起来;
- 和其他动物相比,章鱼的眼睛与身体的比例也显得尤其大,而且是长在头的上方;
- 此前我们也介绍过章鱼的另一项技能,那就是不需要品尝,只需要用触手接触食物,就能品尝食物的味道……
就在人们感叹于章鱼的神奇之处时,生物学家们又发现了章鱼的另外一项“特异功能”。在2017年4月的时候,科学家们首次公布了最新发现,在章鱼和部分乌贼、鱿鱼的物种中,他们竟然发现了这些头足类生物具有编辑自己体内RNA的能力!说真的,估计连生物学家都忍不住感慨:这些动物的“超能力”太多,他们研究起来都应接不暇啊!
那么,这个新发现的特殊能力,到底意味着什么呢?
首先,咱们来了解一下RNA是什么。看见RNA,相信很多人第一反应是想到DNA,也就是脱氧核糖核酸,而RNA,叫做核糖核酸。根据功能的不同,RNA又分为信使RNA、转运RNA和核糖体RNA。
很多人认为生物体内最重要的物质是DNA,其实不然。真正实现生物各项机能的,其实是蛋白质,DNA只是负责指导生物体合成这些蛋白质。而RNA,就是负责帮助DNA完成这项工作的。如果说DNA相当于一段代码,那么蛋白质才是实现这些代码的应用程序,而RNA就是这些代码的编辑器。
而章鱼,就能够编辑自己体内的RNA序列,从而实现对环境的适应。
这个过程很匪夷所思,因为当一种生物要实现前所未有的功能时,通常都是要以基因突变的方式完成。借用刚才的比喻,还是用原来的编辑器,当你输入不同的代码或指令,应用程序就会为你完成不同的功能。同样的,当DNA发生突变,RNA就会按照新的DNA片段传递编码信息、运送氨基酸,最终合成新的蛋白质来完成新的功能。
诡异的是,有时候这些RNA也会擅自做主,给自己收到的信息“添油加醋”。当DNA给它一段信息时,它竟然会稍加改动,而氨基酸就会在不明就里的情况下按照RNA的指示合成另一种蛋白质,这就是所谓的RNA编辑。
在RNA编辑的过程中,遗传物质DNA并不需要突变,但生物体仍然能完成新的功能。乍一听,这个功能好像很强大,实则不然。RNA也不知道自己的改动是好是坏,因此RNA编辑就会经常给生物体带来巨大的麻烦,导致生物体生病甚至死亡。而且,通常情况下,RNA编辑带来的后果都不怎么样。
在漫长的岁月里,放纵自己的RNA随意改动编码信息的生物体基本上都因为严重的副作用而死亡,只有那些能够约束RNA老老实实转录DNA信息的生物能够生存下来。因此,今天生活在地球上的动物,大部分都不具备RNA编辑的功能。
偏偏有一种生物不信邪,那就是以章鱼、乌贼、鹦鹉螺为代表的头足纲动物,其中以章鱼和部分乌贼为主,直到今天依然在危险边缘行走,保留着RNA编辑的功能。
早在2015年的时候,研究人员就已经发现乌贼可以编辑自己神经系统中的RNA,其比例甚至高达60%以上!也就是说,它们大脑中的生理功能已经有一大半都通过RNA进行了改造。研究人员推测,这或许是为了帮助它们适应海洋中不同温度的各种环境。
该团队在2017年回到这里重新进行了一次研究,结果同样很惊人,他们发现至少有两种章鱼和一种鱿鱼也可以编辑自己的RNA。为了进行对比,他们还研究了同属于头足纲的鹦鹉螺和腹足纲的蛞蝓,结果并没有发现它们有类似的功能。
美国海洋生物实验室的Joshua Rosenthal参与了本次研究,他介绍说:“这意味着如此高的RNA编辑比例并不是软体动物中的普遍现象,而是头足类动物的专长。”
他们对这些动物的数十万个RNA编辑位点进行了分析,发现他们都属于头足纲蛸亚纲的动物,而且尤其在神经系统中更加常见。而像章鱼、乌贼这些蛸亚纲动物被认为是地球上最聪明的无脊椎动物,我们甚至见过新西兰一家水族馆中章鱼会给人拍照片的惊人新闻。因此,研究人员认为,它们之所以有如此聪明的大脑,很可能与高度依赖的RNA编辑有着密不可分的关系。
另一方面,或许是因为RNA编辑的能力已经足够强,这些头足类动物的进化速度要远比普通生物要慢得多。研究人员认为,这就是它们获得强大的RNA编辑能力所不得不付出的代价。
他们接下来的任务,就是希望建立一个头足类动物的遗传模型,从而追踪这种RNA编辑的过程到底是如何启动并完成强大功能的。Rosenthal推测说:“可能仅仅是来自于温度的变化,也可能是像某种记忆形式的复杂经验。”
章鱼等生物再一次用自己的身体向人类证明,它们的确是和地球其他生物大不相同的一个物种,也难怪有些人把章鱼形容为外星生物。如今,我们已经找到了章鱼如此多独立于其他地球生物的生理构造,很难想象未来是否还会发现更多“超能力”。也许有一天,它们还将继续震惊世界,向我们证明它们有多么与众不同。
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