مغز اختاپوس‌ها راه مغز انسان را پیش گرفته‌است؟

مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که اختاپوس‌ها ممکن است بخشی از هوش استثنایی خود را از همان فرایند تکاملی به‌دست آورده باشند که انسان‌ها نیز آن را طی کرده‌اند. این فرایند شامل افزایش ناگهانی ریزآران‌ای‌ها (miRNA) بوده است که مولکول‌های کوچک و غیرکدکننده‌ای هستند که نحوه بیان ژن‌ها را کنترل می‌کنند. این افزایش ممکن است به مغز اختاپوس‌ها و انسان‌ها کمک کرده باشد تا انواع جدیدی از سلول‌های عصبی یا نورون‌ها را ایجاد کنند که سپس درکنارهم شبکه‌های عصبی پیچیده‌تری را شکل دادند.

اختاپوس‌ها و خویشاوندان نزدیک آن‌ها مانند ماهی مرکب و سپیداج از قرن سوم پس از میلاد زمانی که کلودیوس الیانوس، طبیعت‌شناس و نویسنده رومی، اشاره کرد که ویژگی‌های شیطنت و خلاقیت به‌وضوح در این موجودات مشاهده می‌شود، به یکی از موضوعات جذاب بین زیست‌شناسان تبدیل شدند.

اختاپوس‌ها حافظه خوبی دارند، در استتار ماهرند، درباره محیط اطراف خود کنجکاو هستند، از ابزار برای حل مسئله استفاده می‌کنند و از روی تغییر الگوی رنگ پوست آن‌ها هنگام خواب، تصور می‌شود که حتی خواب هم می‌بینند؛ اما اساس دقیق اینکه چگونه ذهن آن‌ها به‌طورمستقل از ما چنین پیچیدگی‌هایی را تکامل داده، همچنان معمای جذابی است. به‌عنوان مثال، آخرین جد مشترک انسان و اختاپوس کرم پهنی بود که حدود ۷۵۰ میلیون سال پیش در کف دریا زندگی می‌کرد و مغزی بسیار ابتدایی داشت.

مطالعه اخیری نشان داد که ژن‌های جابه‌جا شونده که با عنوان «ترانسپوزون» شناخته می‌شوند، می‌توانند علت بخشی از باهوشی اختاپوس‌ها باشند. مطالعه‌ای که ۲۵ نوامبر در مجله Science Advances منتشر شده است، ممکن است قطعه مهم دیگری از این پازل را پیدا کرده باشد. نیکلاس راجوویسکی، نویسنده ارشد و زیست‌شناس مرکز پزشکی مولکولی مکس دلبروک در برلین، به لایوساینس گفت: اگر می‌خواهید درباره هوش یا مغز موجود بیگانه‌ای بدانید، اختاپوس‌ها مدل خوبی برای مطالعه آن هستند. تکامل مغز پیچیده اختاپوس و ویژگی‌های شناختی همراه آن به‌طورکاملاً مستقل از تکامل مغز ما اتفاق افتاده است. بنابراین، با مقایسه مغز آن‌ها با مغز خودمان می‌توانیم درباره ویژگی‌های کلی مشترک بین خود اطلاعاتی به‌دست آوریم؛ اما ممکن است ویژگی‌هایی را در اختاپوس‌ها نیز بیابیم که در ما دیده نمی‌شود.

پژوهشگران ۱۸ نوع بافت مختلف گرفته‌شده از اختاپوس‌های معمولی (Octopus vulgaris) مُرده را مطالعه و RNA آن‌ها را تجزیه‌وتحلیل کردند و آن را با RNA سفالوپودهای دیگری مانند اختاپوس دونقطه‌ای کالیفرنیا (Octopus bimaculoides) و ماهی مرکب دُم‌کَل (Euprymna scolopes) و خویشاوندان دورتری مانند ناتیلوس و گزنده‌تباران مقایسه کردند.

آران‌ای توالی تک‌رشته‌ای از کد ژنتیکی است که از روی DNA برای ساختن پروتئین‌ها در سلول‌ها رونویسی می‌شود و گاهی اوقات در تنظیم بیان ژن نقش دارد.

در ابتدا، دانشمندان بر این باور بودند که اختاپوس‌ها از آنزیم‌های اختصاصی برای ویرایش DNA خود استفاده می‌کنند تا پیچیدگی عصبی بیشتری به‌دست آورند؛ اما آنچه تجزیه‌وتحلیل بافتی نشان داد، انفجاری تاریخی در تعداد ریزآران‌ای‌های مختلف حفظ‌شده در چندین گونه از سفالوپودها بود. این تعداد با آنچه در برخی از مهره‌داران مانند انسان‌ها مشاهده می‌شود، برابری می‌کند.

ریزآران‌ای‌ها قطعات کوچکی از آران‌ای هستند که به رشته‌های آران‌ای کدکننده پروتئین متصل می‌شوند و فعالیت آن‌ها را تنظیم می‌کنند و بیان برخی از ژن‌ها را خاموش می‌کنند. این امر موجب می‌شود ژنوم به‌طوردقیقی برای اهداف حاصی طراحی شود و انواع جدیدی از سلول‌های مغزی را تولید می‌کند که می‌توانند شبکه‌های عصبی پیچیده‌تری را ایجاد کنند.

پژوهشگران دریافتند که ۵۱ خانواده جدید ریزآران‌ای‌ها در بین اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب از زمان جدایش تبارهای اجدادی آن‌ها در بیش از ۳۰۰ میلیون سال پیش حفظ شده است و اختاپوس‌ها از زمان آخرین جد مشترک خود با نرم‌تنان دیگری مانند صدف‌ها که فقط ۵ مورد به‌دست آورده‌اند، ۹۰ مورد ریزآران‌ای جدید کسب کرده‌اند. راجوویسکی گفت: «این خارق‌العاده است. تعداد ریزآران‌ای‌ها در اختاپوس‌ها به سطحی می‌رسد که با تعداد آن‌ها در مغزهای پیچیده مهره‌داران برابری می‌کند.»

همچنین، پژوهشگران دریافتند که ریزآران‌ای‌های اختاپوس‌ها بیشتر در بافت‌های عصبی در مغزهای در حال رشد نوزادان اختاپوس‌ها بیان می‌شوند که حاکی از آن است که تنظیم‌کننده‌های آران‌ای توسعه بیشتر توانایی‌های شناختی پیچیده را هدایت می‌کنند. البته پژوهشگران تأکید می‌کنند که ارتباط مستقیم میان تعداد miRNA و هوش پیشرفته هنوز به‌طورمستقیم ثابت نشده است و دانشمندان برای اثبات این ارتباط باید مطالعه دیگری را با انواع سلول‌هایی انجام دهند که غنی از ریزآران‌ای‌های جدید هستند.

با انجام این کار، دانشمندان امیدوار هستند نه‌تنها آنچه بین مغز ما و مغز اختاپوس‌ها مشترک است، کشف کنند؛ بلکه بخش‌هایی از ژنوم اختاپوس‌ها را شناسایی کنند که می‌توانند به ما کمک کنند تا ابزارهای بهتری برای ویرایش ژنوم خود ایجاد کنیم. راجوویسکی گفت: این ایده غیرعاقلانه نیست؛ زیرا تاکنون چنین مواردی کشف شده است. برای مثال، CRISPR-Cas9 در ژنوم ما وجود ندارد؛ اما باکتری‌ها آن را دارند و اکنون می‌توانید از آن برای ویرایش ژنوم خود استفاده کنید.