I en ny studie publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Science Advances har forsker Bastian Fromm ved UiT Norges arktiske universitet samarbeidet med kolleger fra Ukraina, Storbritannia, Italia, Belgia, USA og Tyskland for å studere molekyler i cellene hos blekksprut.
Forskerne håpet å finne ut hemmeligheten bak blekksprutens adferd ved å bestemme rekkefølgen på RNA-et til 18 forskjellige cellevev og hjerneområder til en vanlig blekksprut. Dette kalles sekvensering.
RNA er små molekyler i cellen som har viktige oppgaver i produksjonen av proteiner og bidrar til hvilke gener som slås av og på hos dyr.
RNA likner arvestoffet DNA og fins i alle celler i alle organismer.
– Det fantes lite forskning om blekksprutens RNA fra før, kun et fåtall studier om deler av RNAet til dette dyret. Derfor bestemte vi oss for å se på hele RNAet fra mange cellevev på en gang, sier Grygoriy Zolotarov som ledet blekksprutstudien.
Gener slås av og på
Det finner ulike typer RNA. Den mest kjente er mRNA som fungerer som et mellomledd mellom gener og alle egenskapene til individet. Når proteiner skal lages i cellen blir genet først oversatt fra DNA til mRNA. Dette kan føre til nye og mer mangfoldige proteiner.
En annen type RNA kalles mikro-RNA. Det er det Bastian Fromm forsker på. Han leder en gruppe som forsker på evolusjon og mikro-RNA ved Norges arktiske universitetsmuseum.
Forskere tror at mikro-RNA er molekylene som er ansvarlige for å lage nye og spesialiserte celler, spesielt nerveceller.
– RNAet som kalles mikro-RNA fungerer som lysbrytere eller dimmere, som avgjør nøyaktige mengder proteiner i cellene våre som bestemmer celletype og utviklingen av kompleksitet, sier Fromm.
Inntil nylig har ingen av disse prosessene blitt studert hos blekksprut, og det var uklart hva som driver kompleksiteten til de kognitive evnene hos blekkspruten. De kognitive evnene er de evnene i hjernen som har med tenkning og forståelse å gjøre.
Bastian Fromm, UiT Norges arktiske universitet.(Foto: UiT)
Arvestoffet finnes i alle celler
DNA er arvestoffet i alle celler. DNA danner gener, som er oppskriften på hvordan mennesker, dyr eller planter skal se ut og fungere. Hele arvematerialet i en organisme kalles et genom. Dette kan beskrives som kokeboken med alle oppskriftene for å lage et menneske, et dyr eller en sopp.
For rundt 20 år siden klarte forskere fra hele verden å kartlegge genomet til mennesket i The Human Genome Project.
De senere år har forskere klart å samle genomet til 6.500 dyr fra hele verden, slik at vi nå vet alle oppskriftene på alle egenskapene til disse dyrene.
Leter heller i RNA
Kunnskapen om genomene gjør det mulig å sammenligne forskjellige organismer for å lære om det molekylære grunnlaget for en endeløs rekke dyreformer.
– Til tross for de første forventningene, så viser disse genomene at dyre-DNA er slående likt blant ulike arter. For eksempel har en svamp i havet en rekke gener som ligner på mennesker, mus eller fluer, sier Bastian Fromm.
Annonse
Han forteller at det heller ikke ser ut til at genomstørrelsen spiller noen rolle.
Så til tross for et stort sett likt verktøysett, skjer oppbyggingen av dyr på ulike måter ved å bygge forskjellige antall celletyper. Dette er spesielt tydelig hos organismer med høye kognitive evner og kompleks atferd som oss mennesker og blekkspruten.
Derfor forsøker forskere å finne forklaringen på ulikhetene i dyreverdenen et annet sted, nemlig i RNAet i cellene våre. Og det de finner er overraskende.
Store mengder mikroRNA
De første analysene Zolotarev og kollegene hans gjorde i laboratoriet i Berlin var skuffende.
Men da Bastian Fromm og hans samarbeidspartner Kevin J. Peterson fra Dartmouth College i USA begynte å analysere mikro-RNA-dataene, ble forskerne overrasket:
– Da vi kjørte våre første analyser på blekksprut-dataene, tenkte vi at det måtte være noe galt med utstyret vårt. Disse dyrene hadde flere mikro-RNA enn fugler, sier Fromm.
Dette forklarer hvordan det er mulig at blekkspruter er mer intelligent enn de fleste fugler. Det ser ut til at antall mikro-RNA dyr har i hjernen, bestemmer hvor intelligente de er. Og blekkspruten har store mengder mikro-RNA.
– Dette er utrolig fordi vi vet at intelligens bare har utviklet seg uavhengig to ganger gjennom evolusjonen, og begge gangene ser det ut til å være drevet av mikro-RNA, sier Fromm.
Ulike typer blekksprut lærer om mikro-RNA og deres potensial til å utvikle mer komplekse hjerner, mens mens de mer primitive Nautilider som den fortsatt levende Nautilus og de utdødde Orthoceras venter utenfor ... og lærer ingenting.(Illustrasjon: Gryforiy Zolotarov og Bastian Fromm)
Studerer blekksprut-embryoer
– Våre analyser bekreftet at dette er den største utvidelsen av mikro-RNA vi kjenner utenfor pattedyrenes verden, sier Peterson.
Så hva brukes dette massive mikro-RNA-verktøysettet til?
Annonse
Flertallet av nye mikroRNA kommer til uttrykk i nervesystemet til blekkspruten. Noe som bekrefter blekksprutens høye intelligens og evne til å lære.
Fordi forskerne ble så entusiastiske over oppdagelsen om mikro-RNA hos blekkspruten, så samlet de også inn data fra blekksprut-embryoer. Dette er embryoer som er i ferd med å utvikle seg til blekkspruter.
Det viser seg at embryoer har den høyeste andelen av nye mikro-RNA. Dette kan bety at disse spiller en sentral rolle for å skape ulike typer celler under utvikling, sier forskeren.
– Denne studien er en milepæl når det gjelder å forstå kompleksiteten til organismer, og bekrefter at det er riktig å sette søkelyset på mikro-RNA for fremtidig forskning for å forstå mer om hvorfor dyr er så utrolig forskjellige, sier Bastian Fromm.
