Ahtapotların Beyni Neden Bu Kadar Büyük?

Ahtapotlar birçok omurgalıdan sadece biraz daha az zekidir ve öğrenme yeteneğine sahiptir.
Yazar Burcu Kara
ahtapot

Biz omurgalılar ile omurgasız ahtapotlar arasındaki şaşırtıcı benzerlik, küçük RNA parçacıklarının devasa beyinlerin oluşumunda kritik bir rol oynayabileceğidir. Bunun nedeni, ahtapotların sinir dokusu ve beyinlerinin diğer omurgasızlarınkinden daha fazla aktif mikroRNA içermesidir. Gerçekten de, bu proteinlerden oluşan koleksiyonları tüm yaşamdaki en büyük üçüncü koleksiyondur. Belki de bu kafadanbacaklıların gösterdiği olağanüstü zekayı anlamanın anahtarı budur.

Başka hiçbir hayvan grubu ahtapotla aynı genetik yapıya sahip değildir ve başka hiçbir omurgasız bu kadar sofistike bir nörolojik sistem ya da zeka geliştirmemiştir. Ahtapot, kalamar ve mürekkep balığı gibi deniz canlıları olağanüstü bilişsel yeteneklere sahiptir. Sayıları çoktur ve alet kullanmada beceriklidirler. Ahtapotlar sırasıyla sıçanlardan ve köpeklerden daha fazla nörona ve nörolojik bağlantıya sahiptir.

microRNA'ları Hedef Olarak Kullanmak

Bu genç ahtapot gibi mürekkep balıklarının tipik özelliği, devasa merceksi gözlere, büyük bir beyne ve karmaşık bir nörolojik sisteme sahip olmalarıdır.
Bu genç ahtapot gibi mürekkep balıklarının tipik özelliği, devasa merceksi gözlere, büyük bir beyne ve karmaşık bir nörolojik sisteme sahip olmalarıdır.

Ancak mürekkep balıklarının neden bu kadar büyük ve sofistike beyinler geliştirdiği ve nasıl geliştirdiği hala kısmen biliniyor. Max Delbrück Merkezi'nden Grygoriy Zolotarov başkanlığındaki araştırmacılar bu nedenle hastaların hücre biyolojisinin özellikle spesifik bir bileşenini araştırdılar: mikroRNA. Protein yapımı için genetik talimatlar içeren haberci RNA'nın aksine, bu RNA parçaları bunu yapmaz. Bununla birlikte, bu mRNA'ya bağlanabilir ve bilginin ne kadarının proteinlere çevrileceğini kontrol edebilirler.

Araştırmacılar Zolotarov ve meslektaşları, bayağı ahtapot O. vulgaris ve Kaliforniya iki benekli ahtapotu O. bimaculatus'a ait 18 dokuda miRNA ekspresyonunu inceledi. Araştırmanın gösterdiği şey, 138'den fazla farklı mikroRNA ailesinin aktif olarak faaliyet gösterdiği ahtapot dokularında kayda değer bir şeylerin olduğuydu. Ayrıca bu mikroRNA ailelerinden 90'ı daha önce bilinmiyordu.

Bir ahtapotun nöral dokusundaki mikroRNA sayısı, diğer omurgasızlarınkinden daha fazladır.

MiRNA Repertuarının Büyümesi Katlanarak Artar

Daha sonra ahtapotların mikroRNA repertuarını ilkel, düşük zekalı yumuşakça Notilus (Nautilus) ve cüce mürekkep balığı Euprymna scolopes ile karşılaştırdılar. Araştırmacılar, 12'si Notilus ve cüce kalamarda da bulunan ve bu nedenle temel kafadanbacaklı repertuarını temsil eden 90 yeni mikroRNA ailesi keşfettiklerini bildirdi. 35 mikroRNA ailesi yalnızca ahtapotlarda bulunurken, 43'ü yalnızca ahtapotlarda ve cüce kalamarda mevcuttu.

Araştırma, Nautilus gibi ilkel kafadanbacaklılardan devasa bir beyne sahip karmaşık, yüksek işlevli kalamarlara kadar evrim tarihi boyunca mikroRNA miktarının büyük ölçüde arttığını ortaya koydu. Bu, omurgalılar dışındaki en büyük mikroRNA ailesi büyümesidir ve genel olarak hayvanlar dünyasındaki üçüncü en büyüktür. Başka hiçbir omurgasız hayvan bu kadar çok mikroRNA'ya sahip değildir. Omurgasız olarak sınıflandırılan mürekkep balıkları, örneğin tavuklardan daha fazla mikroRNA ailesi (toplamda 138) içerir.

Temel Olarak Beyin ve Sinir Dokusunda Aktif

Bu durum bilim insanlarını, ahtapotların devasa beyinlerinin ve olağanüstü zekalarının, mikroRNA repertuarlarının dikkat çekici büyümesiyle bir ilgisi olup olmadığını merak etmeye yöneltiyor. Bunu aydınlatmak için Zolotarov ve çalışma arkadaşları ahtapotların mikroRNA'larına ve nerede aktif olduklarına baktı. İncelenen 43 ahtapota özgü miRNA'dan 34'ünün sinir sistemi dokularında işlevsel olduğu belirlendi. Sinir dokularındaki ortalama ifade düzeyi, diğer doku türlerine göre 13 kat daha yüksekti.

Buna göre, mikroRNA'lar beyin ve sinir dokusunun olgunlaşmasında kesinlikle önemli bir işlev görüyor. Araştırmacılar, kalamarın mikroRNA repertuarındaki hızlı genişlemenin, mikroRNA'ların ve yönettikleri spesifik nöronal süreçlerin sofistike hayvan beyinlerinin oluşumu için önemli olduğu fikrini desteklediği sonucuna varıyor.