Apa kesamaan antara gurita dan otak manusia

Ringkasan: Gurita memiliki repertoar mRNA yang diperluas secara besar-besaran di jaringan sarafnya, yang mencerminkan evolusi yang mirip dengan vertebrata. Hasilnya menunjukkan bahwa miRNA memainkan peran penting dalam perkembangan otak yang kompleks.

sumber: MDC

Cephalopoda seperti gurita, sotong, dan sotong adalah hewan yang sangat cerdas dengan sistem saraf yang kompleks. Dalam Science Advances, tim yang dipimpin oleh Nicholas Rajewski dari Max Delbrück Center kini telah menunjukkan bahwa perkembangan mereka terkait dengan perluasan repertoar microRNA secara eksponensial.

Jika kita mundur cukup jauh dalam sejarah evolusi, kita menemukan nenek moyang manusia dan cephalopoda terakhir yang diketahui: hewan mirip cacing primitif dengan kecerdasan minimal dan bintik mata sederhana.

Belakangan, kerajaan hewan dapat dibagi menjadi dua kelompok organisme – yang memiliki tulang punggung dan yang tidak.

Sementara vertebrata, terutama primata dan mamalia lainnya, terus mengembangkan otak yang besar dan kompleks dengan kemampuan kognitif yang beragam, invertebrata tidak.

Dengan satu pengecualian: cephalopoda.

Para ilmuwan telah lama bertanya-tanya mengapa hanya moluska ini yang dapat mengembangkan sistem saraf yang begitu rumit. Sekarang, tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti dari Max Delbrück Center dan Dartmouth College di AS telah mengemukakan kemungkinan penyebabnya.

Dalam pencarian yang dipublikasikan diKemajuan ilmu pengetahuanMereka menjelaskan bahwa gurita memiliki repertoar mikroRNA (miRNA) yang sangat luas di jaringan saraf mereka – mencerminkan perkembangan serupa yang terjadi pada vertebrata.”Jadi, inilah yang menghubungkan kita dengan gurita!” kata Profesor Nikolaus Ragowski, Direktur Ilmiah dari Institut Berlin untuk Biologi Sistem Medis Di Pusat Max Delbrück (MDC-BIMSB), Kepala Biologi Sistem Laboratorium Elemen Pengaturan Gen, dan penulis makalah baru-baru ini, ia menjelaskan bahwa temuan ini mungkin berarti bahwa mikromolekul memainkan peran penting dalam perkembangan otak yang kompleks.

Pada 2019, Rajewsky membaca postingan tentang analisis genetik yang dilakukan pada gurita. Para ilmuwan telah menemukan bahwa banyak modifikasi RNA terjadi pada cephalopoda ini – yang berarti bahwa mereka banyak menggunakan enzim tertentu yang dapat mengkode ulang RNA mereka.

“Ini membuat saya berpikir bahwa gurita mungkin tidak hanya bagus dalam mengedit, tetapi mereka juga bisa memiliki trik RNA lainnya,” kenang Rajewsky. Maka ia memulai kerja sama dengan stasiun penelitian kelautan Stazione Zoologica Anton Dohrn di Naples, yang mengiriminya sampel dari 18 jenis jaringan berbeda dari gurita mati.

Hasil analisis ini mengejutkan: “Memang ada banyak pengeditan RNA, tetapi tidak di wilayah yang menurut kami penting,” kata Rajewsky.

Penemuan yang paling menarik sebenarnya adalah perluasan dramatis dari kelompok gen RNA yang terkenal, microRNA. Sebanyak 42 keluarga miRNA baru ditemukan – khususnya di jaringan saraf dan sebagian besar di otak.

Mengingat bahwa gen-gen ini dilestarikan sepanjang evolusi cephalopoda, tim menyimpulkan bahwa mereka jelas bermanfaat bagi hewan dan karenanya penting secara fungsional.

Ragowski telah meneliti mikropartikel selama lebih dari 20 tahun. Alih-alih diterjemahkan ke dalam messenger RNA, yang menyediakan instruksi untuk produksi protein dalam sel, gen-gen ini menyandikan potongan-potongan kecil RNA yang berikatan dengan messenger RNA dan dengan demikian mempengaruhi produksi protein.

Situs pengikatan ini juga dilestarikan selama evolusi cephalopoda – indikasi lain bahwa mikromolekul baru ini memiliki kepentingan fungsional.

Keluarga mikroRNA baru

“Ini adalah perluasan keluarga microRNA terbesar ketiga di dunia hewan, dan terbesar di luar vertebrata,” kata penulis utama Grigory Zolotarov, seorang ilmuwan Ukraina yang dilatih di lab Rajewsky di MDC-BIMSB saat menyelesaikan sekolah kedokteran di Praha, dan kemudian .

“Untuk memberi Anda gambaran tentang ukuran, kerang, yang juga merupakan moluska, hanya memperoleh lima keluarga microRNA baru sejak nenek moyang terakhir yang mereka bagi dengan gurita — sementara gurita telah bertambah 90!” Tiram tidak dikenal karena kecerdasannya, tambah Zolotaroff.

Ketertarikan Rajewsky dengan gurita dimulai bertahun-tahun yang lalu, selama kunjungan malam ke Monterey Bay Aquarium di California. “Saya melihat makhluk ini duduk di dasar tangki dan kami menghabiskan beberapa menit – jadi saya pikir – saling memandang.”

Melihat gurita sangat berbeda dengan melihat ikan, dia berkata: “Ini tidak terlalu ilmiah, tetapi mata mereka memancarkan kecerdasan.” Gurita memiliki mata “kamera” yang rumit yang mirip dengan manusia.

Dari perspektif evolusi, gurita unik di antara invertebrata. Mereka memiliki otak pusat dan sistem saraf tepi – organ yang mampu bertindak secara mandiri. Jika gurita kehilangan tentakelnya, tentakel tersebut tetap peka terhadap sentuhan dan dapat bergerak.

Alasan mengapa gurita menyendiri dalam mengembangkan fungsi otak yang begitu kompleks dapat terletak pada fakta bahwa mereka menggunakan lengan mereka dengan sangat sengaja — sebagai alat untuk membuka cangkang, misalnya.

Gurita juga menunjukkan tanda-tanda kecerdasan lainnya: mereka sangat ingin tahu dan dapat mengingat banyak hal. Mereka juga bisa mengenal orang dan lebih menyukai beberapa daripada yang lain.

Para peneliti sekarang percaya bahwa mereka bahkan bermimpi, karena mereka mengubah warna dan struktur kulit saat mereka tidur.

Lihat juga

makhluk mirip alien

“Mereka mengatakan jika Anda ingin bertemu orang asing, menyelamlah dan bertemanlah dengan gurita,” kata Rajewsky.

Dia sekarang berencana untuk bergabung dengan peneliti gurita lainnya untuk membentuk jaringan Eropa yang akan memungkinkan pertukaran yang lebih besar antar ilmuwan. Meski komunitasnya saat ini kecil, Rajewsky mengatakan minat terhadap gurita tumbuh di seluruh dunia, termasuk di kalangan peneliti perilaku.

Sangat menarik, katanya, untuk menganalisis suatu bentuk kecerdasan yang telah berevolusi sepenuhnya secara independen dari kita sendiri. Tapi itu tidak mudah: “Jika Anda melakukan tes dengan mereka menggunakan camilan kecil sebagai hadiah, mereka akan segera kehilangan minat. Setidaknya, itulah yang dikatakan rekan saya,” kata Ragoski.

“Karena gurita bukan organisme model yang khas, alat biomolekuler kami sangat terbatas,” kata Zolotarov. “Jadi kami belum tahu persis jenis sel apa yang mengekspresikan microRNA baru.” Tim Rajewsky sekarang berencana menerapkan teknologi yang dikembangkan di lab Rajewsky, yang akan membuat sel-sel dalam jaringan gurita terlihat pada tingkat molekuler.

Tentang berita genetika dan ilmu saraf evolusioner ini

pengarang: Jana Schloter
sumber: MDC
Kontak: Jana Schloter – MDC
gambar: Kredit gambar untuk Nir Friedman

Pencarian asli: akses terbuka.
“MicroRNA terkait erat dengan munculnya otak gurita yang kompleksDitulis oleh Nicholas Ragowski dkk. Kemajuan ilmu pengetahuan

Ringkasan

MicroRNA terkait erat dengan munculnya otak gurita yang kompleks

Cephalopoda bertubuh lunak seperti gurita adalah invertebrata yang sangat cerdas dengan sistem saraf yang sangat kompleks yang berevolusi secara independen dari vertebrata. Mengingat peningkatan pengeditan RNA dalam jaringan saraf mereka, kami berhipotesis bahwa regulasi RNA mungkin memainkan peran kunci dalam keberhasilan kognitif kelompok ini.

Jadi, kami telah mengkarakterisasi RNA kurir dan RNA kecil dalam tiga spesies cephalopoda termasuk 18 jaringan gurita biasa. Kami menunjukkan bahwa inovasi RNA utama dari cephalopoda bertubuh lunak adalah perluasan repertoar gen microRNA (miRNA).

MiRNA novel evolusioner ini terutama diekspresikan dalam jaringan saraf dewasa dan selama pengembangan dan mempertahankan situs target fungsional dan karenanya berpotensi fungsional. Ekspansi miRNA yang serupa, khususnya, telah terjadi pada vertebrata.

Jadi, kami mengusulkan bahwa mikromolekul terkait erat dengan perkembangan otak hewan yang kompleks.