Октоподите и тайната на ДНК преустройството

Знаете ли, имам една слабост – обичам октоподите. Тези същества са интелигентни по начин, който ни изглежда почти извънземен. Решават пъзели, отварят буркани, бягат от аквариуми и изглежда дори имат характер и настроение. А какво да кажем за способността им да променят цвета и текстурата на тялото си по-бързо от мигане?

Та когато попаднах на ново изследване от Виенския университет, не можах да устоя. И честно казано – резултатите са много по-готини, отколкото очаквах.

Уловката: не става въпрос само за гените

Винаги съм си мислил, че еволюцията работи простичко: нови белези се появяват чрез мутации в гените или нови гени. Ясно и разбираемо, нали?

Не. Или поне не съвсем.

Учените откриха нещо неочаквано: тайната на интелекта при главоногите (октоподи, калмари, сепии) може би не е в това какви гени имат, а в това как е подредена тяхната ДНК в клетките. Става въпрос за 3D структурата на генома – как ДНК се сгъва и усуква.

Представяте ли си следното: имате същите съставки като в ресторант висока класа, но ако ги хвърлите на купчина вместо да организирате кухнята правилно – няма да сготвите това ястие. Подредбата има значение колкото и компонентите.

Когато ДНК претърпя "ремонт"

Преди стотици милиони години нещо невероятно се случи в родословното дърво на главоногите. Тяхната ДНК претърпя масивно преустройство – сякаш някой влезе и размести цялата мебел.

По-рано отделени участъци от хромозомите изведнъж се озоваха едно до друго. Отдалечени генни съседи изведнъж станаха съквартиранти.

Това създаде нови възможности гените да "си говорят" по начини, по които никога преди не са можели. И тук става интересно: щом тези нови връзки се формираха, те започнаха да си влияят взаимно върху активността. С времето тези взаимодействия ставаха все по-заплетени (учените дори използват този термин – "регулаторно заплитане", което намирам за чудесно драматично).

Красивото е, че целият този процес не наруши нищо съществено. Като създаваше нови връзки, но запази критичните системи непокътнати, геномът можеше да експериментира с различни модели на генна активност. Еволюцията получи възможност да пробва нови функции, без да рискува основните оцеляващи механизми на организма.

Стабилни домейни срещу гъвкави бримки

Сега идва моментът, в който учените наистина се впуснаха в детайлите. Те откриха, че различни части на генома реагираха много различно на това еволюционно "раздолство".

някои големи структурни области, наречени хроматинови домейни, останаха удивително стабилни – като носещи стени на къща. Тези домейни помагат да се организира ДНК в широки секции, а тяхната устойчивост подсказва, че някои характеристики на геномната архитектура просто са твърде важни, за да бъдат пипани.

Но по-малките структури, наречени хроматинови бримки? Те бяха чист хаос.

Тези бримки се образуват, когато отдалечени участъци от ДНК се сближат в триизмерното пространство, и варираха драматично между видовете, между тъканите, дори между различни етапи на развитието. Гъвкавите малки бунтари.

И ето тук идва най-интересното: много от тези адаптивни бримки се появиха в близост до гени, свързани с развитието и функционирането на нервната система. Така че докато стабилната архитектура поддържаше нещата да работят, тези гъвкави връзки дадоха на еволюцията пространство да експериментира с когницията.

Защо това има значение и извън главоногите

Ето кое наистина ме накара да се замисля: това предизвиква традиционния възглед за геномната архитектура като нещо, което предимно отговаря на еволюцията. Резултатите подсказват, че физическата организация на ДНК може да играе много по-активна роля, отколкото осъзнавахме.

Не е само въпрос на това, че еволюцията оформя генома. Структурата на генома сама по себе си може да е част от това, което позволява на еволюцията изобщо да създава сложност.

Това е доста сериозна промяна в мисленето ни за произхода на новите биологични характеристики.

Какво следва

Така че следващия път, когато гледате октопод да се стрелка през лабиринт или да отвори закопчан капак, може би гледате резултата от една древна генна домашна парти, случила се преди стотици милиони години. Участъци от ДНК, които преди са били непознати, се озоваха заедно, започнаха да си общуват и накрая помогнаха да се изгради една от най-впечатляващите нервни системи на планетата.

Оказва се, че еволюцията е по-малко за строене от нулата и повече за умна преорганизация. И понякога разместването на мебелите създава нещо неочаквано брилянтно.

Определено ще гледам на октоподите по друг начин отсега нататък. Те не са просто интелигентни животни – те са подвижни (ами, пълзящи и стрелкащи се) паметници на това, което може да се случи, когато ДНК малко се заплете.