Το χταπόδι είναι ένας αξιοθαύμαστος οργανισμός με εξαιρετικά πολύπλοκο εγκέφαλο και γνωστικές ικανότητες που είναι μοναδικές μεταξύ των ασπόνδυλων. Τόσο πολύ, που κατά κάποιο τρόπο έχει περισσότερα κοινά με τα σπονδυλωτά παρά με τα ασπόνδυλα.

Η νευρική και γνωστική πολυπλοκότητα αυτών των ζώων θα μπορούσε να προέρχεται από μια μοριακή αναλογία με τον ανθρώπινο εγκέφαλο, όπως ανακαλύφθηκε από μια ερευνητική εργασία που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο BMC Biology και πραγματοποιήθηκε από τον Remo Sanges από το SISSA της Τεργέστης και από τον Graziano Fiorito από τη Stazione Zoologica Anton Dohrn της Νάπολης. 

Η έρευνα δείχνει ότι τα ίδια «μεταθετά γονίδια» είναι ενεργά τόσο στον ανθρώπινο εγκέφαλο όσο και στον εγκέφαλο δύο ειδών, του Octopus vulgaris, του κοινού χταποδιού, και του Octopus bimaculoides, του καλιφορνέζικου χταποδιού. Μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το μυστικό της νοημοσύνης αυτών των συναρπαστικών οργανισμών.

Η αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος αποκάλυψε ήδη από το 2001 ότι πάνω από το 45% αυτού αποτελείται από αλληλουχίες που ονομάζονται τρανσποζόνια, τα λεγόμενα «μεταθετά γονίδια» που, μέσω μοριακών μηχανισμών αντιγραφής και επικόλλησης ή αποκοπής και επικόλλησης, μπορούν να «κινηθούν». από το ένα σημείο στο άλλο του γονιδιώματος ενός ατόμου, ανακατεύοντας ή αντιγράφοντας.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτά τα κινητά στοιχεία παραμένουν σιωπηλά: δεν έχουν ορατά εφέ και έχουν χάσει την ικανότητά τους να κινούνται. Μερικά είναι ανενεργά επειδή έχουν συσσωρευμένες μεταλλάξεις με την πάροδο των γενεών. άλλα είναι άθικτα, αλλά μπλοκαρισμένα από τους κυτταρικούς αμυντικούς μηχανισμούς.

Από εξελικτική άποψη, ακόμη και αυτά τα θραύσματα και τα σπασμένα αντίγραφα των τρανσποζονίων μπορούν να είναι χρήσιμα, ως «ακατέργαστη ύλη» που μπορεί να σμιλέψει η εξέλιξη.

Μεταξύ αυτών των κινητών στοιχείων, τα πιο σχετικά είναι αυτά που ανήκουν στην λεγόμενη οικογένεια LINE (Long Interspersed Nuclear Elements), που βρίσκονται σε εκατό αντίγραφα στο ανθρώπινο γονιδίωμα και εξακολουθούν να είναι δυνητικά ενεργά. ΕΚτιμάτοι ότι  η δραστηριότητα των LINEs ήταν απλώς ένα απομεινάρι του παρελθόντος, ένα κατάλοιπο των εξελικτικών διαδικασιών που περιλάμβαναν αυτά τα κινητά στοιχεία, αλλά τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκαν νέα στοιχεία που δείχνουν ότι η δραστηριότητά τους ρυθμίζεται λεπτομερώς στον εγκέφαλο. Υπάρχουν πολλοί επιστήμονες που πιστεύουν ότι τα LINE τρανσποζόνια σχετίζονται με γνωστικές ικανότητες όπως η μάθηση και η μνήμη: είναι ιδιαίτερα ενεργά στον ιππόκαμπο, την πιο σημαντική δομή του εγκεφάλου μας για τον νευρικό έλεγχο των μαθησιακών διαδικασιών.

Το γονιδίωμα του χταποδιού, όπως και το δικό μας, είναι πλούσιο σε «μεταθετά γονίδια», τα περισσότερα από τα οποία είναι ανενεργά. Εστιάζοντας στα τρανσποζόνια που εξακολουθούν να είναι ικανά για αντιγραφή και επικόλληση, οι ερευνητές εντόπισαν ένα στοιχείο της οικογένειας LINE σε περιοχές του εγκεφάλου που είναι κρίσιμες για τις γνωστικές ικανότητες αυτών των ζώων. Η ανακάλυψη,  αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ των Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Stazione Zoologica Anton Dohrn και Istituto Italiano di Tecnologia, έγινε χάρη στις τεχνικές αλληλούχισης επόμενης γενιάς, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της μοριακής σύνθεσης των γονιδίων που είναι ενεργά στο νευρικό σύστημα του χταποδιού.

«Η ανακάλυψη ενός στοιχείου της οικογένειας LINE, ενεργού στον εγκέφαλο των δύο ειδών χταποδιών, είναι πολύ σημαντική γιατί στηρίζει την ιδέα ότι αυτά τα στοιχεία έχουν μια συγκεκριμένη λειτουργία που υπερβαίνει την αντιγραφή και επικόλληση», εξηγεί ο Remo. Sanges, διευθυντής του εργαστηρίου Υπολογιστικής Γονιδιωματικής στο SISSA, ο οποίος ξεκίνησε να εργάζεται σε αυτό το έργο όταν ήταν ερευνητής στη Stazione Zoologica Anton Dohrn της Νάπολης. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο BMC Biology, πραγματοποιήθηκε από μια διεθνή ομάδα με περισσότερους από είκοσι ερευνητές από όλο τον κόσμο.

Η Giovanna Ponte, από τη Stazione Zoologica Anton Dohrn ένιωσε μεγάλη έκπληξη όταν, κάτω από το μικροσκόπιο, είδε ένα πολύ ισχυρό σήμα δραστηριότητας αυτού του στοιχείου στον κάθετο λοβό, τη δομή του εγκεφάλου που στο χταπόδι είναι η έδρα της μάθησης και των γνωστικών ικανοτήτων, όπως ακριβώς ο ιππόκαμπος στους ανθρώπους», λέει 

Σύμφωνα με τον Giuseppe Petrosino από τη Stazione Zoologica Anton Dohrn και τον Stefano Gustincich από το Istituto Italiano di Tecnologia «Αυτή η ομοιότητα μεταξύ ανθρώπου και χταποδιού που δείχνει τη δραστηριότητα ενός στοιχείου LINE στην έδρα των γνωστικών ικανοτήτων θα μπορούσε να εξηγηθεί ως ένα συναρπαστικό παράδειγμα συγκλίνουσας εξέλιξης, φαινόμενο για το οποίο, σε δύο γενετικά απομακρυσμένα είδη, η ίδια μοριακή διαδικασία αναπτύσσεται ανεξάρτητα, ως απάντηση σε παρόμοιες ανάγκες».

«Ο εγκέφαλος του χταποδιού είναι λειτουργικά ανάλογος, σε πολλά από τα χαρακτηριστικά του, με αυτόν των θηλαστικών», λέει ο Graziano Fiorito, διευθυντής του Τμήματος Βιολογίας και Εξέλιξης Θαλάσσιων Οργανισμών της Stazione Zoologica Anton Dohrn. «Για αυτόν τον λόγο, επίσης, το αναγνωρισμένο στοιχείο LINE αντιπροσωπεύει έναν πολύ ενδιαφέροντα υποψήφιο προς μελέτη για να βελτιώσουμε τις γνώσεις μας σχετικά με την εξέλιξη της νοημοσύνης».

Πηγές:
BMC Biology

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Πρόγραμμα "Προλαμβάνω": Έρχονται προληπτικές εξετάσεις για καρδιά και παχύ έντερο
Εντοπίστηκαν 50 νέες περιοχές του γονιδιώματος που συνδέονται με κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου στα νεφρά
Πώς να διαχειριστώ τις σκέψεις ότι η ζωή δεν έχει νόημα