一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組完成了對(duì)章魚(yú)（octopus）的基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了與章魚(yú)不同尋常的生物學(xué)，包括它能夠改變皮膚的顏色和紋理，及分散的大腦使得它的8條手臂能夠獨(dú)立移動(dòng)相關(guān)的一些基因。

該研究小組測(cè)序并注釋了常見(jiàn)的加州兩斑章魚(yú)(California two-spot octopus)。這項(xiàng)研究是由諾貝爾獎(jiǎng)得主、日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）教授Sydney Brenner所發(fā)起。研究結(jié)果發(fā)布在8月13日的《自然》（Nature）雜志上。

研究人員發(fā)現(xiàn)章魚(yú)與其他的無(wú)脊椎動(dòng)物基因組之間有著驚人的差異，包括廣泛的基因重排，以及與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的一個(gè)基因家族發(fā)生了顯著擴(kuò)增——這曾被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物所獨(dú)有的現(xiàn)象。

芝加哥大學(xué)的Daniel Rokhsar 說(shuō)：“章魚(yú)神經(jīng)系統(tǒng)的組織方式完全不同于我們的神經(jīng)系統(tǒng)：中央大腦圍繞著食道——這是無(wú)脊椎動(dòng)物的典型特征，但它還有數(shù)組神經(jīng)元存在于可以相對(duì)自主行動(dòng)的手臂上，并有一些巨大的視葉負(fù)責(zé)視覺(jué)。這一序列為我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)查看這一基因組，看看從章魚(yú)獨(dú)特的大腦和形態(tài)中我們可以了解到些什么。”

例如，了解章魚(yú)分散的大腦與八條手臂的互作機(jī)制，可以幫助工程師為機(jī)器人設(shè)計(jì)出靈活的、能抓物的手臂。在諸如水下等某些環(huán)境中，它們能夠比連接的腿臂更好地工作。

最聰明的無(wú)脊椎動(dòng)物

Rokhsar指出，有著巨大的、高度發(fā)達(dá)的大腦，頭足類動(dòng)物是地球上最聰明的動(dòng)物，顯示出高級(jí)的解決問(wèn)題和學(xué)習(xí)行為。

“我們發(fā)現(xiàn)相對(duì)于其他的脊椎動(dòng)物，有幾種基因類型在章魚(yú)中發(fā)生了顯著擴(kuò)增，我們認(rèn)為它們發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，使得脊椎動(dòng)物中的神經(jīng)元復(fù)雜性達(dá)到了一個(gè)新水平。”

這些基因包括一個(gè)叫做protocaderins的信號(hào)分子家族，其調(diào)控了神經(jīng)元發(fā)育和神經(jīng)元間的短程互作。一個(gè)叫做鋅指（zinc fingers）的轉(zhuǎn)錄因子家族，主要在胚胎和神經(jīng)組織中表達(dá)，被認(rèn)為在大腦發(fā)育中發(fā)揮了作用。

芝加哥大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)和有機(jī)體生物學(xué)及解剖學(xué)副教授Clifton Ragsdale說(shuō)：“這一章魚(yú)基因組使得研究頭足類動(dòng)物的一些性狀變得更加容易，現(xiàn)在它代表了比較進(jìn)化研究生命樹(shù)上一個(gè)重要的點(diǎn)。這一個(gè)很有用的資源，引出了一些有關(guān)這些不尋常動(dòng)物的、從前無(wú)法進(jìn)行解答的新問(wèn)題。

地球上第一個(gè)智能生命

頭足類動(dòng)物不僅包括章魚(yú)，還包括烏賊、墨魚(yú)和鸚鵡螺，4億多年前在遠(yuǎn)古的海洋中作為食肉動(dòng)物而出現(xiàn)。其中最成功的是鸚鵡螺，其在泥盆紀(jì)時(shí)期稱霸海洋，是現(xiàn)在的常見(jiàn)化石。它們?cè)?/span>6600萬(wàn)年前與恐龍一起在大滅絕中絕種。

Brenner說(shuō)：“它們是地球上第一類智能生物。”在未來(lái)，日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)計(jì)劃測(cè)序幾個(gè)烏賊物種和沖繩章魚(yú)，Rokhsar希望沖繩章魚(yú)將成為研究頭足類動(dòng)物生物學(xué)的一個(gè)模式生物。

“廣泛地觀測(cè)幾種不同類型的頭足類動(dòng)物是為了了解它們之間的保守性。所有頭足類動(dòng)物的相似點(diǎn)有可能就是對(duì)成為頭足類動(dòng)物極為重要的特征。”

研究人員還利用這一基因組追蹤了與適應(yīng)性著色有關(guān)的基因，這使得章魚(yú)能夠改變皮膚的顏色和紋理，與環(huán)境融合來(lái)躲避捕獵。

Rokhsar說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個(gè)在其他動(dòng)物中找不到相似物的新基因，它們或許參與了這一獨(dú)特的偽裝過(guò)程。”

這一基因組還可以幫助揭示章魚(yú)其他一些獨(dú)特特征的遺傳基礎(chǔ)，例如它們精細(xì)的抓捕手臂，它們?cè)偕w的能力，有著更像人類的照相機(jī)樣的眼睛，以及它們具有3顆心臟等。