Der Oktopus ist ein außergewöhnlicher Organismus mit einem äußerst komplexen Gehirn und kognitiven Fähigkeiten, die unter Wirbellosen einzigartig sind. So sehr, dass es in gewisser Weise mehr mit Wirbeltieren als mit wirbellosen Tieren gemeinsam hat. Die neuronale und kognitive Komplexität dieser Tiere kann auf eine molekulare Analogie mit dem menschlichen Gehirn zurückzuführen sein.
Die Forschung zeigt, dass die gleichen springenden Gene sowohl im menschlichen Gehirn als auch im Gehirn von zwei Tintenfischarten aktiv sind: Octopus vulgaris, der gemeine Tintenfisch, und Octopus bimaculoides, der kalifornische Tintenfisch. Diese Entdeckung könnte helfen, das Geheimnis der Intelligenz dieser erstaunlichen Organismen zu verstehen.
Bereits 2001 zeigte die Sequenzierung des menschlichen Genoms, dass es zu über 45 % aus Sequenzen besteht, die Transposons genannt werden, den sogenannten springenden Genen, die sich mithilfe der Mechanismen des molekularen Kopierens und Einfügens oder Ausschneidens und Einfügens von einem Punkt aus bewegen können des menschlichen Genoms zu einem anderen, Mischen oder Duplizieren.
In den meisten Fällen bleiben diese Elemente stumm: Sie haben keine sichtbaren Auswirkungen und haben die Fähigkeit, sich zu bewegen, verloren. Einige sind inaktiv, weil sie über Generationen hinweg Mutationen angesammelt haben; andere sind intakt, aber durch zelluläre Abwehrmechanismen blockiert.
Aus evolutionärer Sicht können selbst solche Fragmente und zerbrochene Kopien von Transposons immer noch als Rohmaterial für die Evolution zum Formen nützlich sein.
Unter diesen Elementen gehören die wichtigsten zur sogenannten LINE-Familie (Long Interspersed Nuclear Elements), die in Hunderten von Kopien im menschlichen Genom vorkommt und immer noch potenziell aktiv ist.
Traditionell wurde angenommen, dass die LINE-Aktivität nur ein Relikt der Vergangenheit sei, ein Überbleibsel der Evolutionsprozesse, an denen diese Elemente beteiligt waren, aber in den letzten Jahren sind neue Beweise aufgetaucht, die darauf hindeuten, dass ihre Aktivität im Gehirn fein reguliert wird. Viele Wissenschaftler glauben, dass LINE-Transposons mit kognitiven Fähigkeiten wie Lernen und Gedächtnis verbunden sind: Sie sind besonders aktiv im Hippocampus, der wichtigsten Struktur unseres Gehirns für die neuronale Steuerung von Lernprozessen.
Das Oktopus-Genom ist, wie unseres, reich an springenden Genen, von denen die meisten inaktiv sind.
Indem sie sich auf Transposons konzentrierten, die noch kopieren und einfügen können, identifizierten die Forscher das Element der LINE-Familie in Teilen des Gehirns, die für die Wahrnehmung dieser Tiere entscheidend sind. Die Entdeckung wurde durch Sequenzierungstechniken der nächsten Generation ermöglicht, die verwendet wurden, um die molekulare Zusammensetzung von Genen zu analysieren, die im Oktopus-Nervensystem aktiv sind.
Die Entdeckung eines Elements der LINE-Familie, das im Gehirn zweier Oktopusarten aktiv ist, ist sehr wichtig, weil es die Idee stützt, dass diese Elemente eine spezifische Funktion haben, die über das Kopieren und Einfügen hinausgeht, erklären die Wissenschaftler.
„Ich sprang buchstäblich in meinen Stuhl, als ich unter einem Mikroskop ein sehr starkes Signal der Aktivität dieses Elements im vertikalen Lappen sah, einer Gehirnstruktur, die beim Oktopus das Zentrum des Lernens und der kognitiven Fähigkeiten ist, genau wie der Hippocampus beim Menschen“, sagt Studienautorin Giovanna Ponte.
Laut den Wissenschaftlern „kann diese Ähnlichkeit zwischen Menschen und Kraken, die die Aktivität des LINE-Elements im Bereich der kognitiven Fähigkeiten zeigt, als ein faszinierendes Beispiel für konvergente Evolution erklärt werden, ein Phänomen, für das bei zwei genetisch entfernten Arten, derselbe molekulare Prozess entwickelt sich unabhängig voneinander als Reaktion auf ähnliche Bedürfnisse.“
„Das Oktopus-Gehirn ist funktionell in vielen seiner Eigenschaften dem Gehirn von Säugetieren ähnlich. Auch aus diesem Grund ist das identifizierte LINE-Element ein sehr interessanter Kandidat für die Untersuchung, um unser Wissen über die Evolution der Intelligenz zu verbessern.“
Die Studie wurde in BMC Biolog veröffentlicht.
2022-07-01 20:09:26
Autor: Vitalii Babkin