新的研究表明，microRNA在大腦的高級發展中起著關鍵作用，包括在人類中。章魚以其非凡的智慧吸引了科學家和公眾，從使用工具到參與創造性遊戲、解決問題，甚至從水族館逃出。現在，它們的認知能力可能為理解複雜生命和認知的進化提供重要的啟示，包括人類的大腦。

來自達特茅斯學院和德國馬克斯·德爾布呂克中心（MDC）的一個國際研究小組在《科學進展》雜誌上發表了一項研究，揭示了章魚是第一個含有大量基因調控microRNA的已知無脊椎動物。兩種章魚的基因被發現隨著進化時間的推移，microRNA的數量增加，而microRNA與具有特定功能的高級細胞的發展有關，這一發現以前只在人類、哺乳動物和其他脊椎動物身上觀察到。

共同通訊作者、達特茅斯大學生物科學教授凱文·彼得森說，當與章魚的已知智能相結合時，這些發現為microRNA是智能生命進化的關鍵這一理論提供了重要支持。章魚和魷魚–它們都屬於一種被稱為頭足類的軟體動物–的神經系統獨立於脊椎動物而進化。然而，在章魚和脊椎動物中普遍存在的microRNA表明，這些分子在高級認知中具有共同的作用。

彼得森說：”microRNA被稱為動物基因組的’暗物質’–它們不製造蛋白質，但它們調節蛋白質的表達，”他指的是被認為構成宇宙大部分的假設物質形式，他說：”這是所有無脊椎動物中唯一一個microRNA急劇增加的例子，這些基因都在大腦中表達。這一直是對假說的一個重大考驗，即它不是脊椎動物所特有的。這是一個重要的時刻–我們發現了複雜生命的秘密，而復雜生命的秘密就是microRNA。”

microRNA在1993年由維克多-安布羅斯首次報導，他在1992-2007年期間是達特茅斯大學的教授，現在是馬薩諸塞大學醫學院的教授。近15年來，彼得森和他的研究小組對各種動物物種的基因進行了測序，以便將microRNA與復雜的組織發展和大腦進化聯繫起來。

在最新的論文中，Peterson的研究小組與共同通訊作者、麻省理工學院系統生物學教授Nikolaus Rajewsky的實驗室合作，該實驗室擁有大量關於章魚物種的RNA數據，特別是普通章魚（Octopus vulgaris）。彼得森和共同作者、達特茅斯大學2022級的彼得-查博特通過從章魚物種中測序的microRNA的原始數據，確定了在這些動物中新的或已經發現的特定序列。Chabot說，他們的工作提供了一個有組織和有註釋的數據集，這對論文的發現至關重要。

彼得森的研究表明，像胎盤哺乳動物這樣的生物，其基因的數量和復雜性隨著進化時間的推移而增加，也表現出越來越多的microRNA的濃度。另一方面，像寄生蟲這樣的生物隨著它們變得不那麼複雜，已經失去了祖先的基因–以及microRNA。

“為了擁有新的認知能力和行為需要新的細胞類型，”彼得森說。”在胎盤哺乳動物和頭足類動物–也是我們看到這些microRNA表達的基因的地方。在過去5億年中似乎沒有什麼變化的動物沒有非常多的microRNA。每次我們測試這個假說時，我們都發現它非常可行，而且我們還無法反駁它。這就是這篇論文特別令人興奮的地方，”他說。

章魚擁有一種不尋常的智慧。2016年，一隻名叫Inky的章魚從新西蘭國家水族館逃出，它從魚缸的縫隙中滑過，用腕足把自己帶到幾英尺高的地板上，然後再進入一條近150英尺長的排水管，通向大海–以及他的自由，成為國際頭條。人們還觀察到章魚用廢棄的椰子殼收集和建造庇護所，並利用水流與各種物體玩捉迷藏。

研究報告的共同作者、挪威特羅姆瑟大學的研究小組組長巴斯蒂安-弗洛姆說，這種智慧可能源於microRNA在細胞功能多樣化方面的作用，他與彼得森實驗室合作進行研究，並建立了在線microRNA數據庫MirGeneDB。

弗洛姆說，複雜生物體內的細胞執行專門的任務，這意味著周圍的細胞需要被校準以執行額外的功能。”microRNA就像燈的開關或調光器，可以打開並調節一個細胞中成千上萬種蛋白質的表達，並指定細胞可以做什麼。這是個數字遊戲。牡蠣和蛞蝓有microRNA，但是在頭足類動物–尤其是章魚中，它們的數量激增，與它們的智力相關。”