章鱼基本上可以动态编辑自己的基因

你是一个复杂的生物。你与家人和朋友交往，解决难题并做出选择。人类可能是地球上最有脑力的动物之一，但我们知道我们并不是唯一拥有这种行为复杂性的动物。乌鸦会使用工具。灵长类动物创造了令人难以置信的社会结构。鲸鱼会聚集在一起。

但所有这些生物都有一个共同点：它们都是脊椎动物。我们亚门的成员不仅拥有相同的脊椎骨，我们的共同祖先还赋予了我们这种结构和中枢神经系统，从而形成了行为的复杂性。

还有头足类动物。它们可以解决大量复杂的难题，这表明它们的认知能力可与脊椎动物相媲美——尽管它们与我们至少在 5 亿年前拥有共同的祖先。在无脊椎动物世界中，章鱼、鱿鱼和乌贼独树一帜。

我们可能终于知道其中的原因了。根据《细胞》杂志发表的一项研究，这些生物拥有一种不可思议的能力，能够操纵 DNA 中的指令。前所未有的 RNA 编辑技巧或许可以解释为什么头足类动物如此聪明且适应性强。

您可能还记得高中生物课上学到的 RNA。DNA 就像是受孕时为我们制定的遗传指令蓝图。DNA 稳定且（大部分）隔离在细胞核中，可确保遗传信息安全并传给下一代，而其单链姊妹 RNA 则将这些指令转化为行动命令。当 DNA 说“我们应该在此时生产这些蛋白质”时，RNA 就会进入细胞质世界并实现这一目标。

但有时 RNA 会反抗。有时酶会介入，拔出编码某些蛋白质的 RNA 腺苷碱基，并用肌苷碱基代替。当这种情况发生时，RNA 可以被“编辑”，以产生与 DNA 所需的蛋白质不同的蛋白质。

“大约 25 年前，人们发现了哺乳动物中 RNA 编辑的第一个例子。在一些情况下，你会看到 DNA 表达的是一件事，然后看到实际的蛋白质是不同的，”研究合著者、以色列特拉维夫大学的生物物理学家 Eli Eisenberg 说。Eisenberg 与海洋生物实验室的 Joshua Rosenthal 共同领导了这项研究，尽管两人都指出特拉维夫的 Noa Liscovitch-Brauer 是这项研究背后的推动力。

艾森伯格说，几十年来，对这种现象的研究仅限于偶然发现的少数案例。但近年来，科学家们采取了更系统的方法，发现人类偶尔也会使用这种基因技巧。但对我们来说，这是一种罕见的现象。我们有许多可以进行编辑的位点，但大多数都位于基因组中含有“垃圾”DNA的部分，这些DNA不会编码任何东西。在大约 1,000 个可以进行编辑的编码位点中，只有几十个位于编辑可能产生重要影响的地方。

鱿鱼具有相同数量的基因，其中有大约 11,000 个这样的有用位点。

这项新研究追踪了几种头足类动物的 RNA 编辑位点，它建立在早期研究的基础上，早期研究发现章鱼使用 RNA 编辑来快速适应温度变化，并且鱿鱼神经组织中会发生大量编辑。在研究其他物种时，研究人员发现，这种可编辑 RNA 的恩惠在头足类动物中几乎是普遍存在的——而证明这一规则的例外提供了一些有趣的线索。

研究人员研究的所有“鞘亚纲”成员（鱿鱼、乌贼、章鱼）的 RNA 编辑能力都有所提高。但鹦鹉螺（与其机灵的近亲相比，鹦鹉螺被认为是一种原始动物）的 RNA 编辑能力要低得多。用于比较的更远的软体动物近亲（不是头足类动物）的 RNA 编辑能力也同样较低。

由于 RNA 编辑大部分发生在脑组织中，研究人员认为这种相关性可能表明该过程有助于让一些头足类动物变得聪明。这个过程究竟如何或为何发生，还有待未来研究。但有一件事是肯定的：RNA 编辑可以让一个物种变得异常灵活。

“对我们来说，一般来说，当我们拥有一个基因时，编码可以通过突变得到改善。这是进化的一般情况，突变的发生是为了使蛋白质适应生物体的需要，”艾森伯格说。“但当你改变 DNA 时，它是固定的。你改变它，就是这样。”

RNA编辑过程的适应性更强。

“你可能编辑一个组织（比如大脑）中的 RNA，而不编辑另一个组织（比如肌肉）中的 RNA，”艾森伯格解释道。“你可以在正常情况下产生旧蛋白质，而在压力下产生新蛋白质。你可以在不同程度上编辑或不编辑它——你可以在同一个细胞中让编辑版本和未编辑版本协同工作。”

研究人员已经发现，章鱼需要利用 RNA 编辑来适应温度变化，但这种可能性真的是无穷无尽的。艾森伯格和他的同事希望研究其他环境变化——比如海洋酸化，这是气候变化时代日益令人担忧的问题——看看头足类动物在必要时会实施什么样的古怪适应。

那么如果 RNA 编辑是如此酷炫的技巧，为什么人类不经常这样做呢？

“这个问题我们现在才开始回答，因为现在我们让这些动物一直这样做，让我们可以和自己比较，”艾森伯格说。“但我们确实知道它们付出的代价。”

头足类动物似乎做出了严重的进化权衡：为了保持大规模 RNA 编辑的灵活性，它们可能放弃了通过突变进行硬连线基因改变的能力。换句话说，它们的进化可能会受到阻碍。这是因为允许 RNA 编辑发生的结构非常复杂，并且必须位于基因组的正确位置。帮助人类适应和代代相传的突变可能会阻碍头足类动物如此自信地进行即时编辑的能力。

“这些结果与之前对头足类动物的研究结果非常吻合，但与我们对其他动物的了解相比，这些结果出乎意料，这凸显了研究许多不同生物以了解生物系统如何运作的重要性，”芝加哥大学研究员 Carrie Albertin 表示，她没有参与这项新研究。Albertin 是首次对章鱼基因组进行测序的团队成员之一，她希望这些结果可以帮助我们深入了解无脊椎动物世界中最大的大脑。“这些发现非常令人兴奋。”

所以基本上，头足类动物仍然非常奇怪。希望未来的研究可以帮助我们弄清楚它们是如何以及何时采取这种迷人的进化策略的——以及这是否真的是它们聪明的秘诀。