乌贼的基因组有何独特之处？

编者按：头足纲动物以其怪异的形态、复杂的行为和庞大的神经系统而闻名。在他们令人惊叹和外表和行为下，科学家们早已开始探索它们生命的最基本信息-基因。与其他现存软体动物相比，头足纲被认为是最聪明的无脊椎动物，它们有高度发展的知觉和较大的脑，这与他们独特的基因特点不无关系。今日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会、绿会）国际工作专家顾问杜晖贤（Fred Dubee）教授分享了一篇来自《自然》(Nature)5月6日发表的关于头足纲动物基因的最新研究资讯，供感兴趣的朋友参考。

头足纲是软体动物门的一个纲，可分为四个亚纲，其中两个亚纲现存，两个亚纲已灭绝。现存的亚纲中，一个是蛸亚纲，此亚纲包括章鱼、乌贼、鱿鱼等，它们的外壳已经消失或是内化。另一个是鹦鹉螺亚纲，此纲包括鹦鹉螺和已灭绝的直角石、房角石等，其外壳依然存在。

我们对章鱼、乌贼、鱿鱼等非常熟悉，它们是许多人餐桌上的美味佳肴。除此之外，这些黏糊糊的蛸亚纲动物还有一些让人惊叹不已的特征和技能，比如有大脑的手臂、变色伪装以及逃跑技巧等。而一项最新的基因分析显示，蛸亚纲动物的基因组也很怪异有趣，可以和它们的长相媲美。

发育生物学家卡罗琳·艾伯丁(Caroline Albertin)在她的研究中发现：头足类动物的基因组“被搅得不可思议”。艾伯丁团队对三种软体头足类动物的基因组进行了测序，分别是：加利福尼亚双斑章鱼(octopus bimaculoides);大西洋沿岸长鳍乌贼(Doryteuthis pealeii);夏威夷短尾乌贼(Euprymna scolopes)。

在乌贼的大脑中，除了我们已经熟悉的基因扩展，如与头足类动物变色、吸盘和喙有关的基因簇，研究人员还发现了一组新的基因家族。

通常，基因组是通过整个基因组复制的过程来扩展的，“而软体头足类动物的进化也涉及巨大基因组变化，但这些变化不是整个基因组的复制，而是巨大的基因组重排，就好像把祖先的基因组放在搅拌机里一样，”芝加哥大学神经生物学家克利夫顿·拉格斯代尔（Clifton Ragsdale）说。

这种基因重组使这些独特的头足类动物拥有非比寻常的认知能力，它们拥有所有无脊椎动物中最大的神经系统。章鱼的手臂和头部之间大约有5亿个神经元，与狗类的神经元数量相当。

研究还将乌贼的基因组与扇贝的基因组进行了比较，发现许多分散在扇贝基因组中的基因聚集在鱿鱼染色体的特定区域。这些新的基因簇形成调控单元。这意味着它们可以相互作用，改变动物的生理。

此外，乌贼基因组中的一个基因簇包含与神经系统发育有关的五种主要基因。相关基因的聚类也使得基因调控更简化和独特。而且，头足类动物有编辑自己大脑基因的能力。乌贼编辑它们信使RNA（mRNA）的生物机制要比人类强大的多。

艾伯丁和她的团队还发现，动物的RNA编辑可分为两类，神经编辑和非神经编辑。两种编辑不仅发生在不同的组织中，而且发生的频率也有很大不同。其中，与神经系统相关的RNA编辑发生的频率要高得多，这表明它对动物的功能非常重要。

乌贼和章鱼共同的祖先可以追溯到3亿年前，而所有目前发现的这些不寻常的生物机制将有助于构建未来的外星智能。对基因的研究只是冰山一角，我们迫不及待地想看看它们的奇怪基因组还会揭示出什么。

该论文发表于《自然》(Nature)，本文经笔者整理编译，仅供读者朋友参考，原文链接如下：

https://www.sciencealert.com/modern-squid-and-octopus-genomes-look-like-they-were-put-into-a-blender-compared-to-their-ancestors

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