| Число | Что оно значит |
|---|---|
| 3 | вида головоногих в исследовании |
| более 5 млрд | пар нуклеотидов в геноме кальмара и каракатицы |
| 329 / 912 / 663 | петель ДНК у кальмара, каракатицы и осьминога |
| 3 | петли, общие для всех трех видов |
| 1592 | пары генов, контактирующие у всех трех |
| 3634 | пары генов, контактирующие только у осьминога |
| 19 | тканей кальмара в анализе активности генов |
Осьминоги открывают банки, узнают людей и маскируются за доли секунды. Откуда у моллюска, родственника улитки и гребешка, такой мозг? Новое исследование Венского университета предлагает искать ответ не в самих генах, а в том, как ДНК уложена в пространстве.
Работа вышла 9 октября в журнале Nature Communications, ведущий автор — Теа Роджерс, руководитель группы — Олег Симаков. Пресс-релиз опубликовал Венский университет.
Три вида и 5 миллиардов «букв»
В фокусе — гавайский кальмар-бобтейл Euprymna scolopes, обыкновенная каракатица Sepia officinalis и калифорнийский двупятнистый осьминог Octopus bimaculoides. Для сравнения взяли морского гребешка — моллюска, геном которого устроен «по-старому».
Геномы у головоногих огромные: около 2,5 млрд пар нуклеотидов у некоторых осьминогов и больше 5 млрд у кальмара и каракатицы. У человека — около 3 млрд. Сотни миллионов лет назад хромосомы предков этих животных перетасовались, и гены, которые раньше лежали далеко друг от друга, оказались соседями.
Петли, которые почти не повторяются
Методом Micro-C команда посмотрела, какие участки ДНК касаются друг друга внутри ядра клетки. Крупные «домены» хроматина оказались стабильными у всех трех видов. А мелкие петли — нет: 329 у кальмара, 912 у каракатицы, 663 у осьминога, и только 3 из них общие для всех.
Эти петли менялись еще и от ткани к ткани, от одной стадии развития эмбриона к другой. И часто располагались рядом с генами, связанными с развитием нервной системы. Когда исследователи с помощью CRISPR-Cas9 «выключили» один предполагаемый регуляторный участок, результат поддержал версию о роли таких контактов в развитии нервной ткани.
Факт для разговора: у осьминога 3634 пары генов «общаются» друг с другом так, как не общаются ни у кальмара, ни у каракатицы. Авторы называют такую растущую сеть взаимных влияний «регуляторной запутанностью».
Почему это важно
Геном — не просто список генов, а объемная конструкция, где важно, кто с кем соседствует. Работа показывает возможный механизм: перестройка хромосом создала новые контакты, а они — новые способы управлять генами мозга. Это гипотеза, а не доказанная причина интеллекта осьминогов, и сами авторы говорят о потенциальном механизме.
Тот же принцип «важна архитектура» недавно проявился и в нейробиологии человека — вспомните 3D-атлас липидов мозга с 539 зонами.
Фото: двупятнистый осьминог (Octopus bimaculoides), архивное фото. Jerry Kirkhart / Wikimedia Commons, CC BY 2.0, commons.wikimedia.org.
