八爪魚:基因操縱大師

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研究發現,八爪魚等頭足綱動物會大量修改基因,做法或與物種高度智慧有關。 圖片來源:Shutterstock
研究發現,八爪魚等頭足綱動物會大量修改基因,做法或與物種高度智慧有關。

八爪魚未必是外星生物,但其生物構造仍然令科學家大感疑惑:3 個心臟、8 隻半自動觸手、隨意改變顏色和質地的皮膚、解決複雜問題的智能。最近更有研究發現,八爪魚、墨魚、魷魚一類頭足綱(Cephalopoda)軟體動物會大量修改基因,自行改寫演化歷程,被指或有助發展出成熟大腦,進而成為水中天才

生物遺傳訊息儲存在 DNA(Deoxyribonucleic acid;去氧核糖核酸),但 DNA 不會直接影響生物表現,須先通過轉錄為 RNA(Ribonucleic acid;核糖核酸),RNA 再轉譯為蛋白質,由蛋白質構成身體機能。特拉維夫大學(Tel Aviv University)研究發現,八爪魚及其頭足綱近親均會利用一種名為 ADAR 的酵素大量修改 RNA。本來 RNA 理應按照 DNA 編碼製造蛋白質,但在 ADAR 干預下,RNA 基因組有的刪去,有的替換(例如 A-T 變成 C-G)。由於改動不涉及 DNA,儘管頭足綱在表現上發展相當成熟,遺傳方面卻極度古老。

修改 RNA 的做法極度罕見,暫時仍是生物學謎團。人類只有 3% 基因歷此方式修改,並且多以剪輯為主,甚至不見得具有演化目的,做法不如頭足綱多樣化,而後者涉及基因量由數萬至上十萬不等,佔全數基因 23% 至 41%,積極重塑神經系統表現。研究人員推測,修改 RNA 或是八爪魚發展出高智能的原因:按照進化論,軟體動物屬於無脊椎動物,智能理應低於高等動物,鸚鵡螺(nautilus)作為一種遠古頭足綱生物,便印證這種演化觀點;偏偏八爪魚、墨魚、魷魚卻被證實具有高度智慧,原因何在?

3 億至 4 億多年前,鸚鵡螺與其他頭足綱動物在演化路上分道揚鑣,鮮有如其他遠親大量編輯 RNA 基因,自此一直保持簡單腦部結構及行為表現,似乎呼應研究人員對修改 RNA 影響的推論。而為了方便修輯 RNA,頭足綱生物須保持穩定的 DNA 結構,令 ADAR 無須每隔一代重新適應學習,即能掌握要改動的 RNA 群組。相比人類甚少編輯 RNA,身體變異更多出於 DNA,頭足綱動物的演化路徑相當特異。不過目前為止,頭足綱大量修改基因的目的仍然未明,研究下一步是人手改造八爪魚的基因,遏止 ADAR 酵素的運作,再觀察眾八爪魚的行為會否因而改變。或者到時八爪魚的聰明秘訣便會揭曉。