אתה אורגניזם מורכב. אתה מתרועע עם משפחה וחברים, אתה פותר חידות ועושה בחירות. בני אדם עשויים להיות כמה מחיות המוחיות ביותר על פני כדור הארץ, אבל אנחנו יודעים שאנחנו לא לבד בסוג כזה של מורכבות התנהגותית. עורבים משתמשים בכלים. פרימטים יוצרים מבנים חברתיים מדהימים. לווייתנים מתקבצים.
אבל לכל היצורים האלה יש דבר אחד במשותף: הם בעלי חוליות. חברי התת-פילום שלנו חולקים יותר מסתם עמוד שדרה; האב הקדמון המשותף שלנו העניק לנו את סוג המבנה ומערכת העצבים המרכזית שמתאים למורכבות התנהגותית.
ואז יש צפלפודים. הם יכולים לפתור מספר מזעזע של חידות מורכבות, מה שמרמז על הכרה שמתחרה באלה המצויים בעולם החולייתנים - למרות שהם חלקו איתנו אב קדמון משותף בפעם האחרונה לפני לפחות 500 מיליון שנה. בעולם של חסרי חוליות, תמנונים, דיונונים ודיונון עומדים בנפרד.
אולי סוף סוף יש לנו מושג למה. לפי א מחקר שפורסם ב תָא, ליצורים האלה יש יכולת מדהימה לתמרן את ההוראות שנמצאו בתוך ה-DNA שלהם. פנטזיה חסרת תקדים לעריכת RNA עשויה להסביר מדוע cephalopods הם כל כך בהירים וניתנים להסתגלות.
אתה בטח זוכר RNA מכיתת הביולוגיה שלך בתיכון. ה-DNA הוא כמו שרטוט של הוראות גנטיות שנקבעו לנו בעת ההתעברות. ה-DNA יציב ומסודר (בעיקר) בגרעין, שומר על מידע גנטי בטוח כדי להעבירו אליו הדור הבא, בעוד RNA אחיו החד-גדילי מתרגם את הכיוונים הללו לצעידה הזמנות. כאשר ה-DNA אומר "אנחנו צריכים לייצר את החלבונים האלה בזמן הזה", ה-RNA יוצא לעולם הציטופלזמה וגורם לזה לקרות.
אבל לפעמים RNA מתמרד. לפעמים אנזימים מתערבים, שולפים את בסיסי ה-RNA אדנוזין המקודדים לחלבונים מסוימים ומחליפים אותם בבסיסי אינוזין במקום. כאשר זה קורה, ניתן 'לערוך' את ה-RNA כדי לייצר חלבון שונה מזה שנדרש על ידי ה-DNA.
"לפני כ-25 שנה, אנשים זיהו את הדוגמה הראשונה לעריכת RNA ביונקים. היו כמה מקרים שבהם היית רואה את ה-DNA אומר דבר אחד ואז רואה שהחלבון בפועל היה שונה", אומר מחבר המחקר אלי אייזנברג, ביו-פיזיקאי באוניברסיטת תל אביב בישראל. אייזנברג הוביל את המחקר יחד עם יהושע רוזנטל במעבדה הביולוגית הימית, אם כי שניהם מצביעים על נועה ליסקוביץ'-בראואר התל אביבית ככוח המניע מאחורי המחקר.
במשך כמה עשורים, אומר אייזנברג, המחקר של תופעה זו הוגבל לקומץ מקרים שנמצאו במקרה. אבל בשנים האחרונות, מדענים עשו גישה שיטתית יותר - וגילו שגם בני אדם משתמשים מדי פעם בטריק הגנטי הזה. אבל עבורנו, זה אירוע נדיר. יש לנו אתרים רבים שבהם מבצעים עריכה הָיָה יָכוֹל מתרחשים, אבל רובם ממוקמים בחלקים של הגנום עם DNA 'זבל' שאינו מקודד לכלום. מתוך 1,000 אתרי קידוד לערך שבהם ניתן היה לבצע עריכה, רק כמה עשרות קיימים במקומות שבהם סביר להניח לעריכה תהיה השפעה חשובה.
לדיוונונים, שיש להם מספר זהה של גנים, יש כ-11,000 אתרים שימושיים אלה.
המחקר החדש, שהתחקה אחר אתרי עריכת ה-RNA במספר מינים של צפלפודים, התבסס על מחקר מוקדם יותר שמצא שתמנונים משתמשים בעריכת RNA כדי להסתגל במהירות לשינויי טמפרטורה, ושעריכה נרחבת מתרחשת ברקמות עצביות של דיונונים. בבחינת מינים נוספים, החוקרים קבעו כי הברכה הזו של RNA הניתן לעריכה היא כמעט אוניברסלית בקרב צפלופודים - והחריגים המוכיחים את הכלל מספקים כמה רמזים מרתקים.
כל חברי תת המעמד "קולואיד" - דיונונים, דיונון, תמנונים - שהחוקרים בדקו קיבלו את הדחיפה הזו בעריכת RNA. אבל לנאוטילוס הקאמרי, שנחשבת לחיה פרימיטיבית בהשוואה לבני דודיה חכמי השוט, היו רמות נמוכות בהרבה של עריכת RNA. בן דוד רחוק עוד יותר של רכיכות (לא צפלופוד) שנבדק לשם השוואה היה בעל רמות נמוכות דומות.
מכיוון שכל כך הרבה מעריכת ה-RNA מתרחשת ברקמת המוח, החוקרים חושבים שהמתאם הזה יכול להצביע על כך שהתהליך עוזר להעניק לחלק מהצפלופודים את החכמה שלהם. איך בדיוק או למה תהליך זה מתרחש היא שאלה למחקרים עתידיים. אבל דבר אחד בטוח: עריכת RNA יכולה ליצור מין בצורה מדהימה גָמִישׁ.
"עבורנו, בדרך כלל כאשר יש לנו גן, ניתן לשפר את הקידוד באמצעות מוטציה. זו התמונה הכללית של האבולוציה, שבה מגיעה מוטציה כדי להתאים את החלבון לצרכי האורגניזם", אומר אייזנברג. "אבל כשאתה משנה את ה-DNA, הוא מחווט. אתה משנה את זה, וזהו."
תהליך עריכת ה-RNA הוא הרבה יותר מסתגל.
"אתה יכול לערוך את ה-RNA ברקמה אחת, נגיד, במוח, ולא באחרת, כמו השריר", מסביר אייזנברג. "אתה יכול לייצר את החלבון הישן בתנאים רגילים, ואחד חדש כשאתה במתח. אתה יכול לערוך אותו או לא לרמות שונות - אתה יכול לקבל את הגרסה הערוכה והלא ערוכה באותו תא, לעבוד יחד."
חוקרים כבר ראו שתמנונים שצריכים להסתגל לטמפרטורות משתנות משתמשים בעריכת RNA כדי לעשות זאת, אבל האפשרויות הן באמת אינסופיות. אייזנברג ועמיתיו מקווים לחקור שינויים סביבתיים אחרים - כמו החמצת האוקיינוסים, גידול דאגה בעידן שינויי האקלים - לראות איזה סוג של התאמות מטורפות עשוי צפלופוד ליישם כמו נָחוּץ.
אז אם עריכת RNA היא טריק כל כך מגניב, למה בני אדם לא עושים זאת לעתים קרובות יותר?
"זו שאלה שרק עכשיו אנחנו יכולים להתחיל לענות עליהן, כי עכשיו יש לנו את החיות האלה שעושות את זה כל הזמן כדי להשוות את עצמנו אליהן", אומר אייזנברג. "אבל יש לנו מושג לגבי המחיר שהם משלמים."
סביר להניח שהצפלופודים עשו פשרה אבולוציונית רצינית: על מנת לשמור על הגמישות של עריכת RNA מקיפה, ייתכן שהם ויתרו על היכולת לבצע שינויים גנטיים עם מוטציה. במילים אחרות, ההתפתחות שלהם עשויה להיות נבלמת. הסיבה לכך היא שהמבנים המאפשרים לעריכת RNA להתרחש הם מורכבים וחייבים לשבת בדיוק בחלק הימני של הגנום. סוגי המוטציות שעוזרות לבני אדם להסתגל ולשרוד מדור לדור כנראה יעכבו את יכולתו של צפלופוד לבצע עריכה תוך כדי תנועה באכפתיות כזו.
"תוצאות אלו משתלבות היטב עם מה שאופיין בעבר בצפלפודים, אך חוץ מזה הן בלתי צפויות ממה שאנו יודעים על בעלי חיים אחרים, מה שמדגיש את החשיבות של לימוד אורגניזמים רבים ושונים כדי ללמוד כיצד פועלות מערכות ביולוגיות", אומרת קארי אלברטין, חוקרת מאוניברסיטת שיקגו שלא הייתה מעורבת במחקר החדש. לימוד. אלברטין, חלק מהצוות שרצף את גנום התמנון בפעם הראשונה, מקווה שהתוצאות יכולות לעזור לנו לתת לנו תובנה לגבי המוחות הגדולים ביותר בעולם חסרי החוליות. "הממצאים האלה מרגשים מאוד."
אז בעצם, הצפלופודים ממשיכים להיות מוזרים לעזאזל. אני מקווה שמחקרים עתידיים יכולים לעזור לנו להבין איך ומתי הם ביצעו את האסטרטגיה האבולוציונית המרתקת הזו - והאם זה באמת סוד הזוהר שלהם.
