gras healthcare logo

Ośmiornice znów zaskakują naukowców. Ich rybosomy działają dokładniej niż u innych zwierząt

  • Artykuł
ośmiornica

Przez lata zachwycaliśmy się inteligencją ośmiornic – ich zdolnością rozwiązywania problemów, otwierania słoików, używania narzędzi czy błyskawicznej zmiany koloru skóry.

Coraz więcej dowodów wskazuje jednak na to, że sekret ich niezwykłych możliwości może kryć się znacznie głębiej – nie tylko w mózgu, ale już na poziomie pojedynczych komórek

Przez lata zachwycaliśmy się inteligencją ośmiornic – ich zdolnością rozwiązywania problemów, otwierania słoików, używania narzędzi czy błyskawicznej zmiany koloru skóry. Coraz więcej dowodów wskazuje jednak na to, że sekret ich niezwykłych możliwości może kryć się znacznie głębiej – nie tylko w mózgu, ale już na poziomie pojedynczych komórek.

Najnowsze badania opublikowane jako preprint i przyjęte do publikacji w Current Biology pokazują, że część płytkowodnych gatunków ośmiornic wykształciła unikalną cechę molekularną, której dotąd nie zaobserwowano u żadnego innego organizmu. Efekt? Znacznie większa precyzja produkcji białek oraz mniejsze ryzyko powstawania toksycznych agregatów białkowych.

To odkrycie może mieć znaczenie nie tylko dla biologii ewolucyjnej, ale również dla neurologii, medycyny regeneracyjnej oraz przyszłych terapii opartych na RNA.

Przypadkowe odkrycie

Historia tego odkrycia rozpoczęła się całkowicie przypadkowo.

Badacze z Harvard University analizowali RNA ośmiornicy Octopus bimaculoides. Podczas rutynowego eksperymentu zauważyli nietypowy obraz rybosomalnego RNA na żelu agarozowym. Początkowo sądzili, że popełnili błąd podczas izolacji materiału genetycznego.

Dalsze analizy wykazały jednak coś niezwykłego.

Rybosomalne RNA tych ośmiornic jest przecięte dokładnie w jednym, bardzo specyficznym miejscu. Mimo tego rybosom nadal działa prawidłowo.

Co więcej – działa lepiej.

Dokładniejsze rybosomy

Aby sprawdzić znaczenie tej zmiany, naukowcy wprowadzili identyczną mutację do bakterii Escherichia coli.

Rezultaty okazały się zaskakujące.

Zmodyfikowane rybosomy popełniały około 50% mniej błędów podczas syntezy białek niż naturalne rybosomy bakterii.

Produkcja białek przebiegała wprawdzie wolniej, ale była zdecydowanie dokładniejsza.

To klasyczny przykład biologicznego kompromisu:

  • mniejsza szybkość,
  • większa jakość.

W biologii często okazuje się, że precyzja jest cenniejsza niż tempo.

Dlaczego właśnie ośmiornice?

Głowonogi należą do absolutnych rekordzistów pod względem edycji RNA.

W przeciwieństwie do większości organizmów bardzo często modyfikują swoje mRNA jeszcze przed rozpoczęciem produkcji białek. Dzięki temu mogą niezwykle szybko dostosowywać funkcjonowanie komórek do zmieniających się warunków środowiskowych – na przykład temperatury wody.

Tak intensywna edycja RNA niesie jednak ryzyko zwiększenia liczby błędów podczas translacji.

Większość rybosomów ssaków ma trudności z odczytywaniem tak zmodyfikowanego mRNA.

Rybosomy ośmiornic radzą sobie z tym znakomicie.

Możliwe więc, że niezwykle precyzyjny aparat translacyjny stanowił ewolucyjne rozwiązanie problemu, jaki stworzyła intensywna edycja RNA.

Inteligencja i ewolucja

Najbardziej intrygujący jest fakt, że opisana modyfikacja występuje wyłącznie u płytkowodnych gatunków ośmiornic.

Nie znaleziono jej u gatunków głębinowych.

Badacze szacują, że pojawiła się około 100 milionów lat temu, mniej więcej wtedy, gdy ewolucja ośmiornic gwałtownie przyspieszyła.

Życie w płytkich wodach oznaczało:

  • większą liczbę drapieżników,
  • silniejszą konkurencję,
  • konieczność bardziej złożonych zachowań,
  • rozwój uczenia się,
  • doskonalenie strategii polowania.

W tym samym czasie zaczęły rozwijać się ich niezwykle duże i złożone układy nerwowe.

Czy dokładniejsze rybosomy umożliwiły powstanie bardziej skomplikowanego mózgu?

Na razie nie mamy na to bezpośrednich dowodów.

Hipoteza wydaje się jednak niezwykle interesująca.

Im mniej błędów podczas produkcji białek, tym mniejsze ryzyko uszkadzania neuronów przez toksyczne agregaty białkowe.

To mogło sprzyjać dłuższemu przeżyciu komórek nerwowych i rozwojowi bardziej złożonych funkcji poznawczych.

Co to oznacza dla medycyny?

Odkrycie może wykraczać daleko poza zoologię.

Obecnie ogromne zainteresowanie budzą terapie wykorzystujące RNA.

Większość badań koncentruje się na modyfikowaniu samego mRNA.

Badania nad ośmiornicami sugerują jednak zupełnie nowe podejście.

Być może przyszłością będzie również modyfikacja samych rybosomów, tak aby produkowały białka z większą dokładnością.

Teoretycznie mogłoby to ograniczać powstawanie nieprawidłowych białek w chorobach neurodegeneracyjnych oraz poprawiać skuteczność terapii wykorzystujących RNA.

Na razie są to oczywiście jedynie perspektywy badawcze.

Natura nadal pozostaje najlepszym laboratorium

Historia tego odkrycia przypomina, dlaczego warto badać organizmy wykraczające poza klasyczne modele laboratoryjne, takie jak myszy czy muszki owocowe.

Ewolucja przez setki milionów lat opracowała rozwiązania, których człowiek dopiero zaczyna się uczyć.

Ośmiornice od dawna fascynują biologów swoją inteligencją.

Być może jednym z fundamentów tej niezwykłej inteligencji nie jest wyłącznie liczba neuronów, lecz również wyjątkowa jakość produkowanych przez nie białek.

Czas pokaże, czy ta niepozorna modyfikacja rybosomu okaże się jednym z najciekawszych odkryć biologii molekularnej ostatnich lat.

Bibliografia (APA 7, bez DOI)

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2022). Molecular Biology of the Cell (7th ed.). Garland Science.
  2. Bellono, N. W., Lee, A. S., Mitra, R., et al. (2025). A ribosomal RNA break enhances translational fidelity in octopus. bioRxiv.
  3. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Gatto, G. J., & Stryer, L. (2019). Biochemistry (9th ed.). W. H. Freeman.
  4. Current Biology. (2025). Articles in press.
  5. Gestal, C., Pascual, S., Guerra, Á., Fiorito, G., & Vieites, J. M. (2019). Handbook of Pathogens and Diseases in Cephalopods. Springer.
  6. Gilbert, W. V. (2011). Functional specialization of ribosomes? Trends in Biochemical Sciences, 36(3), 127–132.
  7. Green, R., & Noller, H. F. (1997). Ribosomes and translation. Annual Review of Biochemistry, 66, 679–716.
  8. Hargrove, J. L. (2019). Biochemistry and Molecular Biology. Academic Press.
  9. Kandel, E. R., Koester, J. D., Mack, S. H., & Siegelbaum, S. A. (2021). Principles of Neural Science (6th ed.). McGraw-Hill.
  10. Keeling, P. J., & Koonin, E. V. (2023). The Tree of Life. Oxford University Press.
  11. Klann, E., & Dever, T. E. (2004). Biochemical mechanisms for translational regulation. Nature Reviews Neuroscience, 5(12), 931–942.
  12. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., et al. (2021). Molecular Cell Biology (9th ed.). W. H. Freeman.
  13. Loughlin, C. M., & Rosenthal, J. J. C. (2023). RNA editing in cephalopods. Annual Review of Marine Science, 15, 205–228.
  14. Marine Biological Laboratory. (2024). Research reports on cephalopod genomics.
  15. Noller, H. F. (2012). Evolution of ribosomes and translation. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 4(5).
  16. O’Brien, C. E., & Rosenthal, J. J. C. (2021). RNA recoding in cephalopods. Current Opinion in Genetics & Development, 69, 140–147.
  17. Oxford University Press. (2021). The Cephalopod Nervous System.
  18. Rosenthal, J. J. C. (2015). The emerging role of RNA editing in cephalopods. Current Biology, 25(19), R865–R870.
  19. Rosenthal, J. J. C., & Seeburg, P. H. (2012). A-to-I RNA editing. Neuron, 74(3), 432–439.
  20. Seuntjens, E., et al. (2024). Development of cephalopod nervous systems. KU Leuven Publications.
  21. Shigeno, S., Andrews, P. L. R., Ponte, G., & Fiorito, G. (2018). Cephalopod brain evolution. Current Biology, 28(20), R1216–R1228.
  22. Smith, C. R., & Gilbert, W. V. (2018). Ribosome biology in the twenty-first century. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19(6), 355–356.
  23. Steitz, T. A. (2008). A structural understanding of the dynamic ribosome machine. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 9(3), 242–253.
  24. Storz, J. F. (2016). Causes of molecular convergence and parallelism. Nature Reviews Genetics, 17(4), 239–250.
  25. Warren, W. C., et al. (2015). The genome of the California two-spot octopus. Nature, 524, 220–224.
  26. Watson, J. D., Baker, T. A., Bell, S. P., Gann, A., Levine, M., & Losick, R. (2014). Molecular Biology of the Gene (7th ed.). Pearson.
  27. Wells, M. J. (1978). Octopus: Physiology and Behaviour of an Advanced Invertebrate. Chapman and Hall.
  28. Woodward, L. A., & Rosenthal, J. J. C. (2021). RNA editing and adaptation in cephalopods. Journal of Experimental Biology, 224.
  29. Zullo, L., & Hochner, B. (2011). A new perspective on the organization of an invertebrate brain. BioEssays, 33(8), 660–668.
  30. Zullo, L., Ponte, G., & Fiorito, G. (2022). Cephalopod Cognition. Cambridge University Press.
Przewijanie do góry