Ученые из университета Чикаго в Иллинойсе (США) и Окинавского института наук и технологий (Япония) расшифровали геном одного калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculoides) и нашли в нем удивительные особенности, которые позволили этим животным стать такими умными и подвижными. Статью об этом, опубликованную в журнале Nature, пересказывает сайт журнала Science. Тем временем биологи из Калифорнийского университета исследовали вид тихоокеанских осьминогов, которые живут парами и выкидывают мусор из своего жилища.
Начать нужно с того, что геном осьминога оказался неожиданно большим — его ДНК состоит из 2,7 млрд спаренных оснований нуклеотидов. Для сравнения, в ДНК человека их 3,3 миллиарда. При этом по количеству генов, кодирующих белки, осьминог нас даже опережает со своими 33 тыс. против человеческих 25 тысяч. Хромосом у осьминога 28, что, конечно, меньше, чем у нас, зато гораздо больше, чем других беспозвоночных животных. (Это даже позволило ученых предположить, что в эволюции осьминогов в какой-то момент произошло удвоение ДНК, но доказательств тому пока не найдено).
Зато генетики обнаружили, что в бурный рост происходил в двух участках генома, где быстро (по меркам скорости биологической эволюции) появились сотни новых генов. Оба этих участка, что показательно, связаны с активностью нервной системы. Первый кодирует синтез белков, известных как факторы транскрипции «цинковых пальцев» — особых структур, состоящих из аминокислот, связанных ионами цинка, и взаимодействующих с ДНК, РНК и другими белками, и играющих важную роль в поддержании активности нервных клеток. Второй же участок кодирует синтез протокадеринов — белков, играющих ключевую роль в развитии нервной системы. У большинства беспозвоночных генов, кодирующих прокадерины, очень мало, но осьминог и тут уникален — у него их в 2 (sic!) раза больше, чем у человека.
Это отчасти объясняет, как осьминоги смогли развить свою сложную нервную систему, организованную совсем не так, как у позвоночных. Дело в том, что у позвоночных аксоны — длинные отростки нейронов, по которым передается информация – окружены слоем специального белка миелина, который ускоряет эту передачу. В нервной системе осьминога миелина мало, поэтому она имеет альтернативную схему, основанную на идее децентрализации: например, каждое из его восьми щупалец имеет свой мини-«мозг», который управляет его движением (координируются они все, конечно, все же головным мозгом). Частичная автономность локальных участков нервной системы также позволяет осьминогу мгновенно менять цвет тела для маскировки.
Слева направо: доктор Эрик Едзингер (Eric Warren Edsinger), проф. Даниель Рохсар (Daniel Rokhsar) и доктор Олег Симаков, сотрудники Группы молекулярной генетики Окинавского института наук и технологий. Олег Симаков — выходец из России, в 2012 году получил степень в Гейдельбергском университете, затем работал в Европейской лаборатории молекулярной биологии.
Это не единственное удивительное открытие, сделанное в последнее время и связанное с осьминогами. Агентство Associated Press сообщает, что биологи из Калифорнийского университета, под руководством Роя Колдуэлла (Roy Caldwell) обнаружили у одного из видов осьминогов, обитающих в Тихом океане, у берегов Панамы, необычные повадки.
Например, самка и самец этого осьминога в брачный период на несколько дней поселяются вместе в небольшой пещере или раковине, и даже делают в ней «уборку», выбрасывая наружу остатки пищи. (Прочие виды осьминогов стараются спариться быстрее и сразу «разойтись», чтобы не быть съеденными — половой каннибализм у них распространен широко). Самка этого вида осьминогов, отложив кладку яиц, не умирает, а через некоторое время снова готова к размножению. К тому же, живя в лаборатории, эти осьминоги быстро выучили, что появление людей означает еду.
Этот необычный вид, открытый в 1970-х, получил предварительное название «большой тихоокеанский полосатый осьминог», хотя «большой» в данном случае — понятие относительное: он немногим крупнее теннисного мяча. Подробнее о нем можно прочитать в статье калифорнийских ученых, опубликованной в журнале PLOS One.
Также вспоминается недавнее исследование того, как движется осьминог. Там результаты тоже были очень неожиданные: выяснилось, что плавность его «походки» достигается слаженной работой его вытягивающихся и сокращающихся щупалец, которые расположены вокруг всего тела и могут с одинаковой легкостью толкать его в любом направлении. Безусловно, этому помогает частичная автономность каждого щупальца, о которой мы упоминали выше.
