تم فك رموز الجينوم الخاص بنوع شائع من الأخطبوط، والذي يسمح له بامتلاك ثلاثة قلوب وعقول مستقلة تقريبًا في كل ذراع.

يكشف تسلسل الجينوم أيضًا عن أسرار ما قبل التاريخ من الماضي التطوري للعائلة التي تشمل الأخطبوطات والحبار، والتي حكم ممثلوها - الأمونيون - الأرض ذات يوم

أكمل فريق دولي من الباحثين تسلسل الجينوم لأنواع شائعة من الأخطبوط. وهو بذلك يجعل الباحثين أقرب إلى اكتشاف الجينات المشاركة في التركيبة البيولوجية غير العادية لهذا المخلوق، بما في ذلك قدرته على تغيير لون وملمس بشرته، فضلاً عن عقله الموزع الذي يسمح له بتشغيل كل من أذرعها الثمانية منفصلة، ​​بالإضافة إلى التوصل إلى رؤى جديدة حول مجموعة رأسيات الأرجل - مجموعة رأس وأرجل الحبار، الحبار والأخطبوط، أو النفاث بالاسم الشائع، والتي تضم، بالإضافة إلى الأخطبوط، الحبار والحبار.

كان أعضاء الفريق الذين قاموا بتسلسل وفك تشفير جينوم الأخطبوط ذو النقطتين (Octopus bimaculoides) - وهو حيوان شائع على ساحل كاليفورنيا يستخدم أيضًا كحيوان زينة لأحواض السمك - باحثين من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، معهد أوكيناوا للعلوم وجامعة شيكاغو، نُشرت الدراسة بتاريخ 13/8/15 في مجلة Nature. بدأ المشروع من قبل الحائز على جائزة نوبل سيدني برينر، مؤسس ورئيس OIST.

اكتشف الباحثون اختلافات ملحوظة بين جينوم الأخطبوط وجينوم اللافقاريات الأخرى، بما في ذلك إعادة تنظيم الجينات والتوسع الكبير في عائلات الجينات المسؤولة عن تطور الأعصاب والتي كان يُعتقد في السابق أنها فريدة من نوعها بالنسبة لللافقاريات.

"إن الجهاز العصبي للأخطبوط منظم بطريقة مختلفة تمامًا عن نظامنا. يحتوي على دماغ مركزي يحيط بالمريء، مثل دماغ اللافقاريات النموذجي، ولكنه يحتوي أيضًا على مجموعات من الخلايا العصبية في الذراعين التي تتحكم في حركة الذراع. هذه "الأدمغة" الصغيرة تتمتع باستقلالية نسبية، ولكنها بالإضافة إلى ذلك لديها مناطق واسعة تشارك في عملية الرؤية. يقول دانييل روكسار)، أستاذ البيولوجيا الجزيئية وبيولوجيا الخلية في بيركلي الذي قاد البحث. "كان تسلسل الجينوم فرصة لفحص الجينوم ومعرفة ما يمكننا قوله عن هذا النمط الفريد من نوعه لدماغ الأخطبوط."

إن فهم كيفية عمل أدمغة الأخطبوط ذات الأذرع الثمانية الموزعة يمكن، على سبيل المثال، أن يساعد المهندسين على تصميم أذرع مرنة قادرة على الإمساك بالأشياء. في البيئات الصعبة مثل تحت الماء، ستكون هذه الروبوتات قادرة على العمل بشكل أفضل من الأذرع والأرجل الصلبة.

اللافقاريات الذكية

وبمساعدة الأدمغة الكبيرة والموزعة، تعد الحبار من أكثر اللافقاريات ذكاءً التي تمكنت من إظهار قدرات حل المشكلات وسلوك التعلم.

وقال: "لقد اكتشفنا بالفعل عدة أنواع من الجينات التي تتوسع في الأخطبوط مقارنة باللافقاريات الأخرى، ونعتقد أنها تلعب دورا مهما في مستوى جديد من التعقيد العصبي يمكن الوصول إليه في اللافقاريات".
يتضمن ذلك عائلة من جزيئات الإشارة المعروفة باسم البروتوكاديرين التي تنظم تطور الأعصاب والتواصل قصير المدى بين الخلايا العصبية، وعائلة من عوامل النسخ المعروفة باسم أصابع الزنك، والتي يتم التعبير عنها بشكل رئيسي في الأجنة والأنسجة العصبية ويعتقد أنها تلعب دورًا في تطور الدماغ."

يقول كليفتون راجسدال، أستاذ علم الأحياء العصبي وعلم الأحياء الحيواني وعلم التشريح بجامعة شيكاغو: "إن فك تشفير جينوم الأخطبوط يمكن أن يساعد في فهم كيفية تصرف حيوانات ما قبل التاريخ، وفهم أفضل لنقطة مهمة في شجرة الحياة للدراسات التطورية المقارنة". "إن الجينوم الذي تم فك شفرته هو مورد ضخم يفتح لنا أسئلة جديدة ربما لم نطرحها من قبل حول هذه الحيوانات المثيرة للإعجاب."

أول حياة ذكية على الأرض

ظهر سلف الأخطبوطات في عصور ما قبل التاريخ، والذي يتقاسمه أيضًا الحبار والعصر الحجري الحديث (نوع من القواقع البحرية)، لأول مرة كحيوان مفترس منذ أكثر من 400 مليون سنة. ومن بين أكثر المخلوقات نجاحًا في ذلك الوقت كانت الأمونيتات التي سيطرت على المحيطات خلال العصر الديفوني والتي أصبحت حفرياتها شائعة جدًا في كل عمليات التنقيب التي تتم اليوم. لقد انقرضوا منذ حوالي 66 مليون سنة في نفس الانقراض الجماعي الذي قضى على الديناصورات.
يقول برينر: "كانت هذه الكائنات الذكية الأولى على وجه الأرض". في المستقبل، تخطط OIST لتسلسل العديد من أنواع الحبار والأخطبوط من أوكيناوا، وتأمل روكسار أن تصبح نموذجًا لأبحاث بيولوجيا الحبار.

وتتبع الباحثون أيضًا الجينات المسؤولة عن مطابقة ألوان الأخطبوط، مما يسمح له بتغيير لون بشرته وملمسه من أجل الاندماج مع بيئته والهروب من الحيوانات المفترسة.
يقول روكسار: "لقد اكتشفنا مئات الجينات الجديدة التي ليس لها نظير في أي حيوان آخر، والتي قد تكون مشاركة في عملية التمويه الفريدة هذه".

يمكن أن يساعد الجينوم الذي تم فك شفرته أيضًا في الكشف عن الأساس الجيني للابتكارات الأخرى للأخطبوط، مثل الرفرفة المتطورة لأذرعه وحلقات الشفط المستخدمة للكشف عن المواد الكيميائية في الماء وكذلك استشعار وفهم طعامه. قدرتهم على تجديد أذرعهم في حالة البتر، ونظام دفع يسمح لهم بالطيران في الماء، وعيون تشبه الكاميرا تشبه عيون الإنسان أكثر من عيون اللافقاريات الأخرى، وحقيقة أن لديهم ثلاثة قلوب تحافظ على الدم يتدفق من خلال خياشيمهم.

لإشعار الباحثين