Τα χταπόδια συγκαταλέγονται στα πιο παράξενα πλάσματα του πλανήτη – ακόμη και σε μοριακό επίπεδο. Νέα μελέτη διαπίστωσε ότι τα χταπόδια ενός συγκεκριμένου «γενεαλογικού κλάδου» διαθέτουν μια μετάλλαξη που δεν έχει παρατηρηθεί σε κανέναν άλλο οργανισμό.
Η μετάλλαξη αυτή καθιστά τον κυτταρικό τους μηχανισμό εξαιρετικά ακριβή κατά τη σύνθεση πρωτεϊνών με αποτέλεσμα να είναι λιγότερο πιθανό να σχηματίσουν τοξικά συσσωματώματα.
«Πρόκειται για κάτι πραγματικά νέο και πολύ συναρπαστικό», εξηγεί η Ιβ Σόιντζενς, αναπτυξιακή νευροβιολόγος στο KU Leuven, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα. Η εξελικτική αυτή καινοτομία φαίνεται ότι εμφανίστηκε περίπου την ίδια περίοδο κατά την οποία τα χταπόδια άρχισαν να αναπτύσσουν ταχέως μεγάλα νευρικά συστήματα και νέες, σύνθετες συμπεριφορές, για τις οποίες απαιτούνται ισχυρότεροι εγκέφαλοι. Ωστόσο, η Σόιντζενς και άλλοι επιστήμονες επισημαίνουν ότι προς το παρόν δεν υπάρχουν άμεσα στοιχεία που να αποδεικνύουν ότι οι δύο αυτές εξελίξεις συνδέονται. Τα ευρήματα της ομάδας πρόκειται να δημοσιευθούν στο επιστημονικό περιοδικό Current Biology.
Ολα ξεκίνησαν κατά τη διάρκεια ενός άσχετου πειράματος, κατά το οποίο ένας φοιτητής της ομάδας της κυτταρικής βιολόγου του πανεπιστημίου Χάρβαρντ Εϊμι Λι ανακάλυψε ένα απροσδόκητο κενό ανάμεσα σε θραύσματα του rRNA. «Νομίσαμε ότι απλώς δεν είχαμε κάνει σωστά την απομόνωση του RNA», δήλωσε ο Νίκολας Μπελόνο, μοριακός βιολόγος στο Χάρβαρντ, του οποίου το εργαστήριο συνεργάστηκε με εκείνο της Λι για να διερευνήσει το φαινόμενο.
Για να διαπιστώσουν ποιος είναι ο ρόλος αυτής της διάσπασης, οι ερευνητές εισήγαγαν τη σχετική μετάλλαξη στο βακτήριο Escherichia coli. Απροσδόκητα, η τροποποίηση αυτή έκανε τα ριβοσώματα του βακτηρίου ακόμη πιο ακριβή. Κατά την ενσωμάτωση αμινοξέων στις πρωτεΐνες εμφάνιζαν περίπου 50% λιγότερα σφάλματα σε σύγκριση με τα φυσιολογικά ριβοσώματα του E.coli. Παράλληλα, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα ριβοσώματα των χταποδιών που φέρουν αυτή τη διάσπαση πραγματοποιούν τη μετάφραση των πρωτεϊνών σημαντικά πιο αργά. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό το σύστημα υψηλής πιστότητας μειώνει την πιθανότητα παραγωγής ελαττωματικών πρωτεϊνών που θα μπορούσαν να συσσωματωθούν και να προκαλέσουν προβλήματα στον οργανισμό.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η διάσπαση του rRNA φαίνεται να βοηθά τα ριβοσώματα των χταποδιών να επεξεργάζονται με ακρίβεια αλληλουχίες mRNA που έχουν υποστεί τροποποίηση.
Η ομάδα εντόπισε ενδείξεις της συγκεκριμένης διάσπασης του rRNA σε 15 είδη χταποδιών που ζουν σε ρηχά νερά. Αντίθετα, δεν την εντόπισε σε κανένα από τα 12 είδη χταποδιών βαθέων υδάτων. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι η γενετική αυτή παραλλαγή εμφανίστηκε πιθανότατα πριν από περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια, την εποχή κατά την οποία τα χταπόδια χωρίστηκαν σε δύο γενεαλογικούς κλάδους με πολύ διαφορετικούς τρόπους ζωής. Τα χταπόδια που μετακινήθηκαν σε πιο ρηχά νερά –ένα πιο απαιτητικό περιβάλλον με περισσότερους θηρευτές και μεγαλύτερο ανταγωνισμό– χρειάστηκε να μάθουν να κυνηγούν, να χρησιμοποιούν εργαλεία και να αποφεύγουν τους εχθρούς τους. Καθώς ο εγκέφαλός τους μεγάλωσε γρήγορα προκειμένου να ανταποκριθεί σε αυτές τις προκλήσεις, η ικανότητα αποφυγής της τοξικής συσσώρευσης πρωτεϊνών ίσως βοήθησε τους νευρώνες τους να επιβιώνουν περισσότερο και να λειτουργούν αποτελεσματικότερα.
«Είναι πραγματικά πολύ ενδιαφέρον αυτό που ανακάλυψαν», σχολιάζει ο Τζόσουα Ρόζενθαλ, θαλάσσιος βιολόγος στο Marine Biological Laboratory. Ωστόσο, τονίζει ότι για να αποδειχθεί αν αυτή η μεταβολή του rRNA συνέβαλε πράγματι στην εξέλιξη των πολύπλοκων εγκεφάλων και συμπεριφορών θα απαιτηθεί περαιτέρω έρευνα. «Βρισκόμαστε μόλις στην αρχή της μελέτης αυτών των οργανισμών», σημειώνει.
Η Λι εκτιμά ότι η δυνατότητα βελτίωσης της ακρίβειας στη σύνθεση πρωτεϊνών θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές στη βιομηχανική. Αν και όλο και περισσότερες εταιρείες αναπτύσσουν θεραπείες που βασίζονται στην τροποποίηση του RNA, ελάχιστες εξετάζουν το ενδεχόμενο να τροποποιήσουν το ίδιο το ριβόσωμα. Τα νέα ευρήματα, όπως λέει, «υποδηλώνουν ότι μπορεί κανείς να πραγματοποιήσει μικρές αλλαγές, ώστε να επιτύχει το επιθυμητό αποτέλεσμα».
Το εύρημα αναδεικνύει επίσης τη σημασία της μελέτης οργανισμών πέρα από εκείνους που χρησιμοποιούνται συνήθως στα εργαστήρια, όπως τα ποντίκια ή οι μύγες, επισημαίνει ο Κλίφτον Ράγκσντεϊλ, βιολόγος κεφαλόποδων στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου. «Καθώς ανακαλύπτουμε χαρακτηριστικά που φαίνονται παράξενα ή ασυνήθιστα, θα προκύπτουν νέα και δυνητικά πολύ ενδιαφέροντα ερωτήματα, όχι μόνο για την εξέλιξη αλλά και για τον τρόπο λειτουργίας των κυττάρων», λέει.
Αλλωστε, το χταπόδι αποτελεί ένα εξαιρετικό παράδειγμα ζώου που έχει εξελιχθεί με μοναδικούς τρόπους, αιφνιδιάζοντας τους επιστήμονες, σχολιάζει ο Μπελόνο.
