像章魚、魷魚和墨魚這樣的頭足類動物是具有復雜神經系統的高智能動物。一個研究小組現在表明，它們的進化與它們的miRNA的急劇擴展有關。如果我們在進化史上走得足夠遠，我們就會遇到人類和頭足類動物的最後一個已知的共同祖先：一種原始的蠕蟲狀動物，具有最低的智力和簡單的眼球。

後來，動物界可以分為兩類生物–有骨架的生物和沒有骨架的生物。雖然脊椎動物，特別是靈長類動物和其他哺乳動物後來發展出大型和復雜的大腦，具有多樣化的認知能力，但無脊椎動物卻沒有。但有一個例外：頭足類。

科學家們長期以來一直想知道為什麼如此復雜的神經系統只能夠在這些軟體動物中發展。現在，由馬克斯-德爾布呂克中心和美國達特茅斯學院的研究人員領導的一個國際團隊提出了一個可能的原因。在《科學進展》雜誌上發表的一篇論文中，他們解釋說，章魚在其神經組織中擁有大量的微核糖核酸（miRNA）擴展現象，反映了脊椎動物中發生的類似發展。馬克斯-德爾布呂克中心柏林醫學系統生物學研究所（MDC-BIMSB）科學主任、基因調控元件系統生物學實驗室負責人、論文的最後一位作者Nikolaus Rajewsky教授說：”所以，這就是我們與章魚的聯繫！”他解釋說，這一發現可能意味著miRNA在復雜大腦的發展中發揮著基本作用。

章魚同時擁有中央大腦和外周神經系統–一個能夠獨立行動的系統。資料來源：Nir Friedman

2019年，Rajewsky讀到一份關於對章魚進行遺傳分析的出版物。科學家們發現，在這些頭足類動物中發生了大量的RNA編輯–這意味著它們廣泛使用了某些能夠重新編碼其RNA的酶。他回憶說：”這讓我想到，章魚可能不僅擅長編輯，而且還可能有其他RNA技巧。”於是他開始與那不勒斯的Stazione Zoologica Anton Dohrn海洋研究站合作，後者給他寄來了來自死亡章魚的18種不同組織類型的樣本。

這一分析的結果是令人驚訝的。Rajewsky說：”確實有大量的RNA編輯在進行，但不是在我們認為感興趣的領域，”。最有趣的發現實際上是一個著名的RNA基因組–microRNA的急劇擴張。總共發現了42個新的miRNA家族–特別是在神經組織中，而且主要在大腦中。鑑於這些基因在頭足類動物進化過程中是保守的，該團隊得出結論，它們顯然對動物有益，因此在功能上是重要的。

Rajewsky研究miRNA已經超過20年了。這些基因不是被翻譯成mRNA，在細胞中傳遞蛋白質生產的指令，而是編碼小塊的RNA，與mRNA結合，從而影響蛋白質的生產。這些結合點在整個頭足類動物的進化過程中也是保守的，另一個跡象表明這些新的miRNA具有功能上的重要性。

microRNAs可能與頭足類動物的複雜大腦的出現有關。資料來源：Grygoriy Zolotarov

新的microRNA家族

“這是動物世界中微RNA家族的第三大擴展，也是脊椎動物之外最大的擴展，”主要作者Grygoriy Zolotarov博士說，他是一名烏克蘭科學家，在布拉格完成醫學院學習時曾在MDC-BIMSB的Rajewsky實驗室實習，後來又在布拉格完成了實習。”為了解釋這個規模上的區別，牡蠣，也是軟體動物，自從它們與章魚共享的最後一個祖先以來，只獲得了五個新的microRNA家族–而章魚獲得了90個！”Zolotarov補充說，牡蠣並不完全以其智慧而聞名。

Rajewsky對章魚的迷戀始於多年前，在一次晚上參觀加利福尼亞的蒙特雷灣水族館時。”我看到這個生物坐在水箱底部，我們花了幾分鐘時間–我是這麼認為的–互相看著對方。”他說，看一隻章魚與看一條魚非常不同。”這不是很科學，但它們的眼睛確實散發著一種智慧的感覺”。章魚擁有與人類類似的複雜的”照相機”一般的眼睛。

從進化的角度來看，章魚在無脊椎動物中是獨一無二的。它們既有中央大腦，也有外圍神經系統–一個能夠獨立行動的系統。如果一隻章魚失去了一個觸角，該觸角仍然對觸覺敏感，仍然可以移動。章魚之所以獨自發展出如此復雜的大腦功能，可能在於它們非常有目的性地使用自己的手臂–例如，作為工具來打開獵物的外殼。章魚還顯示出其他的智能跡象。它們的好奇心很強，能記住一些東西。它們還能識別人，並且實際上喜歡一些人多於其他人。研究人員現在認為，它們甚至會做夢，因為它們在睡覺的時候會改變自己的顏色和皮膚結構。

類似外星人的生物

“他們說如果你想遇到外星人，就去潛水，和章魚交朋友，”Rajewsky說。他現在正計劃與其他章魚研究人員聯合起來，形成一個歐洲網絡，讓科學家之間有更多的交流。儘管這個社區目前還很小，但Rajewsky說，全世界對章魚的興趣正在增長，包括行為研究人員。他說，分析一種完全獨立於我們自身發展的智力形式是非常迷人的。但這並不容易：”如果你用小零食作為獎勵對它們做測試，它們很快就會失去興趣。至少，這是我的同事告訴我的，”Rajewsky說。

“由於章魚不是典型的模型生物，我們的分子生物學工具非常有限，”Zolotarov說。”所以我們還不知道到底哪種類型的細胞表達了新的microRNAs”。Rajewsky的團隊現在正計劃應用一種技術，該技術由Rajewsky的實驗室開發，將使章魚組織中的細胞在分子水平上可見。