科学探索|鱿鱼和章鱼的基因组揭示了头足类动物的独特特征是如何演变的鱿鱼和章鱼的基因组揭示了头

乌贼、章鱼和墨鱼，甚至对研究它们的科学家来说都是奇妙的奇怪生物。它们被称为软体或头足类动物，拥有所有无脊椎动物中最大的神经系统、复杂的行为，如瞬间的伪装、布满灵巧吸盘的手臂，以及其他进化上的独特特征。

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现在，科学家已经深入研究了头足类动物的基因组，以了解这些不寻常的动物是如何形成的。在此过程中，他们发现头足类动物的基因组和这些动物一样古怪。来自伍兹霍尔海洋生物实验室（MBL）、维也纳大学、芝加哥大学、冲绳科学技术研究所和加州大学伯克利分校的科学家们在《自然通讯》杂志上发表的两项新研究中报告了他们的发现。
"大型和精细的大脑已经进化了几次，"共同牵头人、MBL的Hibbitt研究员Caroline Albertin说。"一个著名的例子是脊椎动物。另一个是软体的头足类动物，它们作为一个单独的例子，说明大型复杂的神经系统可以被组合在一起。通过了解头足类动物的基因组，我们可以深入了解在建立神经系统方面的重要基因，以及了解神经元的功能" 。
在本周发表的Albertin等人的文章中，该团队分析和比较了三个头足类物种的基因组--两个鱿鱼（Doryteuthis pealeii和Euprymna scolopes）和一个章鱼（Octopus biMaculoides）。
对这三种头足类动物的基因组进行测序，更不用说对它们进行比较了，这是由Grass基金会资助的一项艰巨的工作，在世界各地的实验室进行了数年。
"这项新工作的最大进展可能是提供了不少于三个头足类动物基因组的染色体水平组合，所有这些都可以在MBL进行研究，"共同作者、芝加哥大学神经生物学和生物学及解剖学教授Clifton Ragsdale说。
Albertin说："染色体水平的组装使我们能够更好地细化有哪些基因，它们的顺序是什么，因为基因组的碎片化程度较低。所以现在我们可以开始研究可能驱动这些基因表达的调控元素。"
最后，比较基因组使科学家们得出结论，软体头足类动物的新特性的进化部分是由三个因素促成的。

在进化早期，头足类动物基因组的大规模重组
特定基因家族的扩展
信使RNA分子的大规模编辑，特别是在神经系统组织。

最引人注目的是，"他们发现头足类动物的基因组"被难以置信地搅乱了" 。
在上周发表的一项相关研究中（Schmidbaur等人），研究小组探讨了Euprymna scolopes中高度重组的基因组如何影响基因表达。研究小组发现，基因组重排导致了新的相互作用，这些相互作用可能参与了许多新的头足类组织的制造，包括它们庞大而精细的神经系统。
【科学探索|鱿鱼和章鱼的基因组揭示了头足类动物的独特特征是如何演变的】Albertin说："在许多动物中，基因组内的基因顺序在进化过程中一直被保留下来。但是在头足类动物中，基因组经历了爆发性的重组。这就出现了一个有趣的情况：基因被放到了基因组的新位置，有新的调控元素驱动基因的表达。这可能为新的性状的进化创造机会。"