章鱼、乌贼和墨鱼等头足类动物是高度智能的动物，具有复杂的神经系统。在“Science Advances”这个期刊中，由 Max Delbrück 中心的 Nikolaus Rajewsky 领导的团队现已表明，它们的进化与其 microRNA 库的急剧扩展有关。

　　如果我们回溯到足够远的进化历史，我们就会发现人类和头足类动物最后一个已知的共同祖先：一种智力低下、只有简单眼点的原始蠕虫状动物。后来，动物界可以分为两组生物——有脊椎的和没有脊椎的。虽然脊椎动物，特别是灵长类动物和其他哺乳动物，继续发展出具有不同认知能力的大而复杂的大脑，但无脊椎动物却没有。但有一个例外：头足类动物。

　　长期以来，科学家们一直想知道为什么如此复杂的神经系统只能在这些软体动物中发育。现在，由美国马克斯德尔布吕克中心和达特茅斯学院的研究人员领导的国际团队提出了一个可能的原因。在《科学进展》上发表的一篇论文中，他们解释说章鱼在其神经组织中拥有大量扩展的 microRNA (miRNA) 库——这反映了脊椎动物中发生的类似发展。“所以，这就是我们与章鱼的联系!” Max Delbrück 中心 (MDC-BIMSB) 柏林医学系统生物学研究所科学主任、基因调控元件实验室系统生物学负责人、该论文的最后一位作者 Nikolaus Rajewsky 教授说。

　　2019 年，Rajewsky 阅读了一篇关于对章鱼进行遗传分析的出版物。科学家们发现这些头足类动物中发生了大量 RNA 编辑——这意味着它们广泛使用某些可以重新编码其 RNA 的酶。“这让我想到，章鱼可能不仅擅长编辑，而且还可以袖手旁观其他 RNA 技巧，”Rajewsky 回忆道。因此，他开始与那不勒斯的 Stazione Zoologica Anton Dohrn 海洋研究站合作，该研究站向他发送了来自死章鱼的 18 种不同组织类型的样本。

　　该分析的结果令人惊讶：“确实有很多 RNA 编辑正在进行，但不是在我们认为感兴趣的区域，”Rajewsky 说。最有趣的发现实际上是一组众所周知的 RNA 基因 microRNA 的显着扩展。总共发现了 42 个新的 miRNA 家族——特别是在神经组织中，大部分在大脑中。鉴于这些基因在头足类动物进化过程中得以保存，该团队得出结论，它们显然对动物有益，因此在功能上很重要。

　　Rajewsky 研究 miRNA 已有 20 多年。这些基因不是被翻译成信使 RNA，后者传递细胞中蛋白质生产的指令，而是编码与信使 RNA 结合从而影响蛋白质生产的小 RNA 片段。这些结合位点在整个头足类动物进化过程中也很保守——这表明这些新型 miRNA 具有重要的功能。

　　新的 microRNA 家族

　　“这是动物世界中第三大 microRNA 家族的扩展，也是脊椎动物之外最大的扩展，”主要作者 Grygoriy Zolotarov 医学博士说，他是一名乌克兰科学家，在布拉格医学院毕业时在 MDC-BIMSB 的 Rajewsky 实验室实习。  “为了让你了解规模，牡蛎也是软体动物，自从它们与章鱼共有的最后一个祖先以来，它们只获得了五个新的 microRNA 家族——而章鱼已经获得了 90 个!” Zolotarov 补充道，牡蛎并不以其智慧而著称。

　　Rajewsky 对章鱼的迷恋始于多年前，当时他在晚上参观了加利福尼亚州的蒙特利湾水族馆。“我看到这个生物坐在水箱底部，我们花了几分钟——我是这么想的——互相看着对方。” 他说，看章鱼和看鱼是很不一样的：“这不是很科学，但它们的眼睛确实散发出一种智慧。” 章鱼具有与人类相似的复杂“相机”眼睛。

　　从进化的角度来看，章鱼在无脊椎动物中是独一无二的。它们既有中央大脑又有周围神经系统——一个能够独立行动的系统。如果章鱼失去了触手，触手仍然对触觉敏感并且仍然可以移动。章鱼是唯一开发出如此复杂的大脑功能的原因可能在于它们非常有目的地使用它们的手臂——例如，作为打开贝壳的工具。章鱼还表现出其他智慧迹象：它们非常好奇并且能记住事情。它们还可以认出人，实际上比其他人更喜欢一些人。研究人员现在相信它们甚至会做梦，因为它们在睡觉时会改变颜色和皮肤结构。

　　类外星生物

　　“他们说，如果你想见到外星人，就去潜水并与章鱼交朋友，”Rajewsky 说。他现在正计划与其他章鱼研究人员联手组建一个欧洲网络，以促进科学家之间的交流。Rajewsky 表示，虽然目前章鱼群落规模很小，但全世界对章鱼的兴趣正在增长，包括行为研究人员。他说，分析一种完全独立于我们自己而发展起来的智力形式是很有趣的。但这并不容易：“如果你用小零食作为奖励对它们进行测试，它们很快就会失去兴趣。至少，我的同事们是这么告诉我的，”Rajewsky 说。

　　“由于章鱼不是典型的模式生物，我们的分子生物学工具非常有限，”Zolotarov 说。“所以我们还不知道究竟是哪种类型的细胞表达了新的 microRNA。” Rajewsky 的团队现在正计划应用在 Rajewsky 实验室开发的一项技术，该技术将使章鱼组织中的细胞在分子水平上可见。