Ośmiornice edytują własne geny. Pomaga im to przetrwać w zimnej wodzie
Kiedy temperatura spada, ośmiornice przekodowują swoje RNA w tysiącach miejsc, aby zmienić białka wytwarzane w ich komórkach nerwowych. Te zmiany pomagają im dostosować się do zmian temperatury.
Ośmiornice mogą przystosować się do zmian temperatury, modyfikując swój kod genetyczny. Robią to, aby zmienić to, jakie białka są wytwarzane w ich komórkach nerwowych.
Wcześniejsze badania wykazały, że głowonogi, takie jak kałamarnice i ośmiornice, mają niezrównaną zdolność do edytowania swojego RNA. Te cząsteczki przenoszą kopię instrukcji genetycznych z DNA do części komórki, w których wytwarzane są białka. Nie było jednak jasne, dlaczego zwierzęta to robią ani jakie ma to skutki.
Joshua Rosenthal z Marine Biological Laboratory w Woods Hole w stanie Massachusetts wraz ze współpracownikami przetestował reakcję ośmiornic kalifornijskich (Octopus bimaculoides) na zmiany temperatury wody w zbiornikach.
Badacze umieścili jedną grupę głowonogów w zbiorniku, którego woda miała temperaturę ok. 13°C. Drugą - w wodzie o temperaturze 22°C. Ośmiornice w chłodniejszym zbiorniku dokonały ponad 13 000 edycji swojego RNA, co doprowadziło do zmian w powstałych w ich komórkach białkach.
"Podejrzewamy, że robią to, aby zaaklimatyzować się w zmienionym środowisku. Nasze badanie dowiodło, że mogą to zrobić, przynajmniej w przypadku zmian temperatury" - mówi Rosenthal.
Szybka przeróbka genomu
Wiele zwierząt, w tym ludzie, ma enzymy, które mogą zamieniać litery w RNA, aby zmienić zawarte w nim instrukcje. Jednak w przypadku większości zwierząt większość zmian ma miejsce w niekodującym RNA, czyli RNA, które nie ulega translacji na białko. Te zmiany mogą być nadal przydatne w inny sposób; na przykład mogą wpływać na rozwój lub aktywację komórek naszego układu odpornościowego.
"Interesujące w przypadku głowonogów jest to, że rekodują białka w stopniu znacznie większym niż jakikolwiek inny znany nam gatunek lub inna rodzina zwierząt" - mówi Eli Eisenberg z Uniwersytetu w Tel Awiwie w Izraelu.
Dwa z białek, które zostały znacząco zmienione w odpowiedzi na temperaturę, to kinezyna-1 i synaptotagmina, które są kluczowe dla funkcjonowania układu nerwowego.
Kinezyna-1 jest odpowiedzialna za transport ładunku chemicznego przez długie mikrotubule wewnątrz neuronów, które mogą rozciągać się na metr długości. Edycja RNA zmieniła część "stopy" kinezyny, gdzie łączy się ona z mikrotubulami, powodując jej wolniejszą podróż w niższych temperaturach.
Synaptotagmina znajduje się w połączeniach między neuronami zwanymi synapsami, gdzie wykrywa poziom wapnia i wyzwala uwalnianie wiadomości chemicznych z jednej komórki do drugiej. Edycja RNA spowodowała, że białka synaptotagminy miały mniejsze powinowactwo do wapnia w niższych temperaturach.
Eisenberg mówi, że jest za wcześnie, aby powiedzieć, w jaki sposób te zmiany pomagają ośmiornicom lepiej przystosować się do zimna.
"Zrozumienie, w jaki sposób wszystkie białka działają razem, aby zapewnić ośmiornicom odporność na zmiany temperatury, jest bardzo trudne". Badacze sądzą jednak, że nieoczekiwany talent pozwala głowonogom dostosować się raczej do długoterminowych, wolnych zmian temperatury wywoływanych np. porami roku, a nie do gwałtownych zmian takich, jak zmiany w prądach morskich.
