水が温かくても冷たくても、タコは頭を明瞭に保つために脳内のRNAを微調整する：NPR

アリ・ダニエル

カリフォルニアの二斑タコは、脳内の RNA を大規模に編集することができるため、暖かい水でも冷たい水でも頭を明瞭に保つことができるようです。トム・クラインディンスト/海洋生物学研究所キャプションを隠す

カリフォルニアの二斑タコは、脳内の RNA を大規模に編集することができるため、暖かい水でも冷たい水でも頭を明瞭に保つことができるようです。

タコは好奇心旺盛で賢いです。彼らは迷路やパズルを解き、道具を使い、迷彩の達人です。これらの複雑な能力は、彼らの洗練された巨大な脳によって強化されています。

今回、ジャーナル「Cell」で研究者らは、タコは環境の変化に直面したときに遺伝情報を編集して脳を素早く作り直すことができると報告している。

これらの発見は、これらの形状を変化させる生き物の驚くべき適応性に新たな光を当て、科学者が私たち自身の体内の問題のある突然変異に対する治療法を設計するのに役立つかもしれません。

タコは、洗練された脳と複雑な神経系を備え、地球上で最も賢い無脊椎動物のひとつと考えられています。他の動物では、このような大きな脳は通常、注意して扱う必要があります。

自分自身の壊れやすい脳について考えてみましょう。頭蓋骨に包まれ、酸素に満たされ、比較的安定した体温で動作するように調整されています。マサチューセッツ州ウッズホールにある海洋生物学研究所の神経生物学者、ジョシュ・ローゼンタール氏は、「私たちは一定の温度を維持するために大量のエネルギーを費やしている。その多くは、私たちの神経系がより効率的に機能できるようにするためだ」と語る。

暑すぎたり（発熱を伴う）、寒すぎたり（低体温症を伴う）すると、私たちの脳は混乱して機能不全に陥り始めます。これは標準からわずか数度ずれています。そのため、私たちの体はあらゆるものを一定の温度に保っています。

タコにはそんな贅沢はない。彼らの脳は私たちと同じくらい厳重な保管が必要ですが、彼らはふにゃふにゃした体で水中を泳ぎ、その温度は約20度変動する可能性があります。

「気温の変化に直面して複雑な神経系を維持するのは難しい」とローゼンタール氏は言う。「そしてそれは課題をもたらします。」

タコは細胞の中に隠されたユニークなトリックでその課題を克服しました。これは、DNA を私たちの体を構成するタンパク質に翻訳するのに使用される RNA と呼ばれる分子に関係しています。たとえて言うと、パンを作りたいと思って、料理本がたくさんある図書館に入ったとします。

セント・フランシス大学の生物学者マシュー・バーク氏は、「あの料理本自体はすでに印刷されているので、変更することはできない」と話す。「でも私にできることは、コピーを作って自宅のキッチンに持ち帰って、そこでパンを焼くことだけです。」

ここで、料理本はハードコーディングされ変更されない DNA、パンは体が作りたいタンパク質、そして RNA は作り方を説明したレシピのコピーです。 RNA はあまり変化しない傾向があります。それはただのメッセンジャーです。

しかし、バターなどの材料が欠けている場合はどうすればよいでしょうか?

「もしそのような指示があったとしたら、あなたはちょっと落ち込んでしまいます」とローゼンタールは言う。「しかし、油も同じように機能するとわかっていて、そのレシピを編集してそれを加えれば、柔軟性が得られます。」

魚から鳥、ミツバチ、人間に至るまで、ほとんどの動物の脳内で編集される RNA はわずか数パーセントです。しかし、タコとその近縁種の脳内では、それが大規模に起こっており、60％以上に影響を及ぼしている。

研究者らは、これらの動物の環境にある何かが温度などの微調整を引き起こしているのではないかと考えた。バーク氏は、丸めるとフットボールほどの大きさになるカリフォルニアの二斑タコの助けを借りて実験を行うことにした。

「見た目は典型的なタコによく似ていますが、捕食者を怖がらせて追い払おうとする虹色の青い斑点が2つあります。」とバーク氏は言います。彼らはいたずら好きで、カモフラージュが得意だそうです。そして、カリフォルニア南部とメキシコ北部の海岸沿いの生息地は、暑い夏と涼しい冬の間で変動します。

研究室で、バーク氏はタコの半分を冷たい水に入れ、残りの半分を温かい水に入れました。数週間後、彼は彼らの脳からRNAを収集した。

「編集されたさまざまなタンパク質上に 20,000 以上の異なる位置があることがわかりました」とバーク氏は言い、涼しい環境でさらに微調整を加えました。

つまり、タコは気温の変化に応じて脳を改造し、おそらく適切な機能を維持したのだろう。同じことが野生でも当てはまり、バーク氏は夏と冬に水中の巣穴から酢を噴射して個体を集めた。

タコはこれらの編集を 1 日以内に行うことができます。これを DNA と比較してください。DNA は変化するのに何世代もかかります。 RNA は、より柔軟な代替手段を提供します。

RNA を微調整する (レシピの一時的なコピーを編集する) と、RNA が細胞に作るように指示するタンパク質が変化します。タコの場合、タンパク質の好ましいバージョンは 1 つだけありません。むしろ、動物の脳には多数のタンパク質の複数のバージョンがあり、それぞれが異なるシナリオに適しています。

テルアビブ大学の物理学者イーライ・アイゼンバーグ氏は、「この研究は、同じ生物内で、異なる条件下では、同じ遺伝子から異なるタンパク質を発現することを初めて示した」と語る。「そして、それらはおそらく外部温度に適した異なる機能的動作を持っています。」

これらの変化がタコの日常生活にどのような影響を与えるのかはまだ明らかではありません。

サンフランシスコ州立大学の神経生物学者で、この研究には関与していないロビン・クルック氏は、「将来的には、こうしたさまざまな種類の変化によって、どのような種類の行動が影響を受けるか、つまり反応速度やカモフラージュ能力などを知ることができればうれしい」と語る。リサーチ。

タコは気温が低いほど編集作業が活発になるため、気候の変化と海洋温暖化に直面すると、この戦略は役に立たない可能性があるともクルック氏は指摘する。これらのタコはさまざまな温度範囲で活動できるが、これは「人間活動の結果としての環境変化から逃れるための実行可能なメカニズム」ではない可能性があると彼女は言う。

タコは私たちとはまったく異なる生活を送っていますが、そのユニークな脳がいつか私たちの役に立つことが判明するかもしれません。

「私たちは、この能力を治療に利用する方法を見つけようとしているところです」とバーク氏は説明する。痛みの軽減や病気の原因となる有害な変異の修復などだ。

タコは私たちにたくさんのことを教えてくれると彼は言います。

「それらは魅力的で興味深いものであり、私たち全員が目に見える外側だけではありません」とバーク氏は言います。「でも内側もね。」