“最强大脑”是章鱼！它们能够改写自己的RNA来变聪明 | 早期实验室

编者按：说到有智慧的动物我们通常会想到猴子、海豚等，但章鱼等头足类动物也是很聪明的。它们不仅知道怎么从鱼缸逃跑，甚至还能从内部拧开玻璃罐、解决很多复杂的机械问题，甚至一些佼佼者还能玩模仿秀。而这一切，或许与它们能够改写自己的RNA有关。

聪明的章鱼

2016年四月，新西兰国家水族馆的一只章鱼从它的鱼缸里逃跑了，它通过一个六英寸的排水管进入到了太平洋里。它的行为让很多人觉得非常新奇，Inky组织的成员们为这样的一个小生命能够重返自然感到高兴，其中一个评论员还打趣道：“大家请小心，这只章鱼可是全副武装的。”

章鱼的智慧已经超越了人类的认知，它能够从内部拧开玻璃罐，而且还能解决很多复杂的机械问题，它们能够像人类一样玩耍，它们中的某些佼佼者甚至可以对别的章鱼的扭曲身体的动作进行模仿。所有的这一切都证明了——头足类动物们（也就是说那些无脊椎，有很多腿的生物们），包括章鱼和墨鱼在内，能够碾压其他软体动物。这对牡蛎来说可能很不公平，因为牡蛎虽然身为软体动物，但是它连大脑都没有。

RNA编辑

根据星期四发表在Cell杂志的一份研究表明，事实上，这些头足纲的生物很不寻常，不单单是它们中的某些生物能够解决一些对于他们来说很困难的事情，它们中的鱿鱼、墨鱼和章鱼并不符合正常的遗传信息的遗传规则，它们的RNA经常会出现被重写的情况，尤其是在动物神经元中发现的RNA代码中，这种情况更为常见。

根据我们的知识来看，这种情况非常奇怪，因为根据分子生物学的核心定义，细胞要将DNA序列转录为RNA，然后才能生成蛋白质。您可以把这个过程想象成一个充满了烹饪书的图书馆，您不能检查所有的信息，但是您可以根据您的需要来复制相关的菜谱。这些复制的菜谱都是通过业务纯熟的抄写员一字一句进行复制的，而RNA的功能恰恰跟抄写员的工作是一致的。有时候，细胞会通过调整RNA上的腺苷分子和肌苷分子对RNA进行编辑。

犹他州立大学的生物化学家Brenda Bass在30年前就对RNA的编辑有所研究，“我们从发现编辑RNA的活动至今，已经过去了30年，所有的这一切都表明这种调整并不会改变密码子。”而Bass的这句话也就告诉了我们编辑RNA并不会影响蛋白质的生成。

特拉维夫大学研究RNA问题的专家Eli Eisenberg在发给华盛顿邮报的一封电子邮件中说：“一般来说，人们都会认为这些被编辑过的RNA会从整个RNA分子上被‘驱逐出境’。”但是，头足纲动物正是使用这种编辑过的RNA来生成新的蛋白质，它们并没有‘创造’出一个专门生成某种新蛋白质的基因。这种编辑过的RNA可以让某个章鱼身上单独的基因从通过DNA来生成不同类型的蛋白质。Eisenberg说：“因为这种RNA的作用就是不断扩展生物的蛋白质谱系。所以这将帮助生物可以通过更加有效的手段来开创一个新的蛋白质序列。”

我们再次回到之前说过的烹饪图书馆的例子，现在的情况就好比一名大厨替换掉了之前的抄写员们，也许这些厨师的设备可能并不是很好，但是他们却能创造出新的菜式，可能这个厨师觉得烹饪温度应该高于书本上规定的标准温度，也有可能这名厨师今天心情很好，对食谱中的砂糖占比进行了调整。根据美国马萨诸塞州Woods Hole海洋生物实验室的神经生物学家Joshua Rosenthal说，这些RNA的变化可以对头纲目生物产生重大的影响。在以前的研究中Rosenthal发现，生活在南极洲的章鱼会通过对其RNA进行编辑，从而提高自己的神经的耐寒能力。

在最新的研究报告中，科学家们对几种头足纲动物的RNA重新编辑率进行了测定。他们发现，鱿鱼、墨鱼和章鱼是测试对象中其中最为聪明的生物，他们会对自己的RNA经常进行编辑，基本上他们会对每两条RNA中的一条进行编辑。此外，RNA的编辑也会对头足纲动物的神经系统功能产生一定的影响。Rosenthal说：“我们正在思考一个问题，究竟是什么原因才能让神经元正常运作呢？”但是也有个别例外，一种被称为鹦鹉螺的生物就缺乏这种高频率的RNA编辑能力。所以，鹦鹉螺是靠其他方面的优势而出名的。科学家们在最新的研究中写到：“这种对RNA进行大量重新编辑的行为跟动物的智慧有关吗？”

虽然这个研究并没有明确指出重新编辑RNA就是头足纲生物如此聪明的直接原因。Eisenberg说：“这种假说其实为我们之后的研究指明了方向，但是我们需要更多的证据来证明我们这个研究方向的正确性。”

Bass虽然没有参与到这个项目的研究当中去，但是她认为这个想法非常值得研究，因为这个方向能够完美解释头足纲生物为什么如此依赖重新编辑RNA，她说：“因为重新编辑过的RNA能够让它们将自己的神经系统多样化，从而应对各种各样的挑战。”

总之，头足纲生物大脑的问题也许会有更多的解释，Rosenthal说：“在所有生物当中，只有有脊椎动物（比如鸟类和哺乳动物）和头足纲动物这两种生物能够做出复杂性行为，仅此而已。”（而且，人类和章鱼的共同祖先算起来已经是5亿多年之前的事了。）

但是，对RNA进行大量编辑代价也很高，如果编辑点出现了突变，动物细胞也不能再次进行调整。Rosenthal说：“你并不能打乱整个基础结构。”事实证明，章鱼和鱿鱼的DNA突变率比起其他生物的突变率来说要低得多。换句话说，虽然大多数动物都会通过DNA的变化来适应环境或进行演变，但是他们也还是将对RNA进行重新编码放在首位。

为了进一步研究动物如何遏制其DNA突变率，从而帮助RNA的重新编辑，Rosenthal准备使用CRISPR-Cas9基因编辑技术来对头足纲动物的遗传基因进行编辑。不过在那之前，他每天晚上必须确认存放章鱼的盖子是盖死的，不然章鱼晚上会自己打开盖子跑出来。

翻译来源：虫洞翻翻    译者ID：南骧   编辑：郝鹏程