Erste komplette Octopus Genom wird Kopffüßer Geheimnisse freischalten.


Wissenschaftler haben das erste komplette Oktopus-Genom-Sequenzierung abgeschlossen, und es ist ein großer Schritt in Richtung entwirren viele Kopffüßer Geheimnisse, darunter die Grundlage ihrer ungewöhnlichen Intelligenz und unübertroffene Tarnung Fähigkeiten.

Das Genom der California zwei vor Ort Krake (Octopus Bimaculoides), veröffentlicht heute in der Natur, bietet einen Fahrplan für Wissenschaftler, die in allen Aspekten der Kopffüßer Biologie, einschließlich der Kraken, Tintenfische, Sepia und auch die ausgestorbenen Ammoniten, die die Ozeane während der Devon-Periode vor 400 Millionen Jahren regiert. Hier ist was das Octopus-Genom uns bisher gelehrt hat und hoffentlich in der Zukunft zu lernen.

Intelligenz

Kopffüßer gehören zu den intelligentesten Lebewesen auf der Erde: ihr Händchen für die Problemlösung wurde von Neurowissenschaftlern und virale YouTube Videos gleichermaßen gut dokumentiert. Aber die Organisation ihres Gehirns ist ziemlich fremd.

Die California zwei vor Ort Octopus ist die erste Kopffüßer, das gesamte Genom sequenziert haben. Bild via Judit Pungor

Im Gegensatz zum Menschen Kopffüßer nicht über ihre Smarts in einen großen, matschig Container packen. Vielmehr besitzen sie ein verteilte Nervensystem: ein kleines Gehirn in der Nähe der Speiseröhre fungiert als Kommando- und Zentrum, aber es wird ergänzt durch große Gruppen von autonomen Neuronen in allen Armen. Dies ermöglicht die Krake, alle acht gliedern fast unabhängig voneinander steuern, was nützlich ist, wenn Sie versuchen, ein Barracuda abwehren und riss eine Molluske zur gleichen Zeit öffnen.

Seit Jahren haben Wissenschaftler verwirrt über diese neugierig Anordnung entstand.

"Die Sequenzierung war eine Gelegenheit, das Genom betrachten und sehen, was wir über die einzigartige Gehirn und Morphologie der Krake, lernen können", sagte Daniel Rokhsar, Gastprofessor am Okinawa Institute of Science and Technology, der die Studie leitete. "Haben wir bereits mehrere gen Arten, die drastisch erweitert werden in die Krake im Vergleich zu anderen Wirbeltieren gefunden, und wir denken, dass sie eine kritische Rolle ermöglicht eine neue Stufe der neuronalen Komplexität in wirbellosen Tieren erreicht werden."

Bild via Colby Stopa / Flickr

Unter den Genen, die scheinbar Vervielfältigung unterzogen haben sind Ereignisse in der Krake die Codierung einer Familie von Proteinen, genannt Protocadherins. Diese Proteine sind vor allem in das sich entwickelnde Nervensystem ausgedrückt und können eine Rolle bei Kurzstrecken Signalisierung zwischen Neuronen. Eine weitere Gruppe von Molekülen namens Zinkfinger auch prominent. Zinkfinger in embryonalen und Nervensystem Geweben ausgedrückt werden und gelten als wichtig für die Entwicklung des Gehirns.

Entschlüsselung der genetischen Grundlagen für die Krake seltsame Nervensystem hilft uns schätzen die Vielfalt der Möglichkeiten, in denen Intelligenz organisiert werden kann. Als nächstes erhoffen, die Forscher sich die Genome von anderen Kopffüßer, darunter mehrere Arten der Tintenfisch und der Okinawa-Krake zu sequenzieren. Profilierung der verschiedene Arten in den Kopffüßern Linie hilft Wissenschaftler bestimmen, welche Eigenschaften im Laufe der evolutionären Geschichte freigegeben wurden. Mit diesem Wissen können wir möglicherweise sogar Stück zusammen was Kopffüßer Intelligenz auf der alten Erde aussah, lange vor dem Aufstieg der Säugetiere.

Camouflage

Abgesehen davon, dass einfach clever, Kopffüßer sind Meister der Tarnung. Viele Arten sind in der Lage, ändern ihre Farbe in einem Bruchteil einer Sekunde, harmonisch in ihre Umgebung zu vermeiden Raubtiere und schleichen sich auf Beute.

Die kleine Krake im Video unten zu sehen ist beispielsweise in der Lage, von transparent bis opak in einem Augenblick zu gehen. Pigmente in der Octopus Haut lassen das Licht rechts vorbei, wenn vertraglich Rendern das Tier transparent. Aber wenn die Krake streckt, verlängern die gleichen Pigmente in lichtreflektierenden Schilde. Dies bietet der Kreatur eine Möglichkeit, ständig heller oder dunkler selbst die Beleuchtung seiner Unterwasser-Umgebung angepasst.

Mit dem ersten kompletten Oktopus-Genom beginnen Wissenschaftler, die Grundlage für diese Farbwechsel Tricks, sowie zu entwirren. Die neue Natur Papier enthält eine Analyse des Transkriptoms Oktopus-Gene, die zum Ausdruck gebracht werden – in einem Dutzend Geweben, einschließlich der Haut.

"Wir das Genom sequenziert, unsere Mitarbeiter das Transkriptom sequenziert, und wir zusammen unsere Analysen", sagte Rokhsar Gizmodo. "Eine Sache, die ausgestreckt ist, dass wir Hunderte von Genen gefunden nur in Kopffüßer gefunden."

Einige dieser Gene – insbesondere jene, die "in der Haut aktiviert sind" – Tarnung wahrscheinlich beteiligt sind. Rokhsar Team tauchte zum Beispiel Gene Kodierung Reflectins, Proteine, die ein Gewebe changieren ändern können. Profiling mehr Kopffüßer Genome und vergleichende Studien werden die Taste, um herauszufinden, welche Eigenschaften die am wichtigsten sind, wenn es um biologische Tarnkappen geht.

"Vergleicht man die Genetik eine Krake zu einem anderen, sie sind ganz anders", sagte Rokhsar. "sie könnten so unterschiedlich, wie ein Mensch und ein Elefant sein. Etwas, das alle Oktopus haben aber kein Tintenfisch, das wird etwas sein, das entstand, nachdem sie auf dem evolutionären Baum abgezweigt."

In gewisser Weise ist das erste Oktopus-Genom-Sequenzierung wie das erste Buch in einer unbekannten Sprache zu übersetzen. Jetzt, wo wir es getan haben, können wir beginnen, mehr Bücher zu übersetzen, und studieren sie zusammen für ihren verborgenen Sinn.

[UC Berkeley News]

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