我们的章鱼亲戚

看过2021年奥斯卡最佳纪录片《我的章鱼老师》（My Octopus Teacher）的人一定会被片中那只章鱼所表现出来的高级智慧感到惊讶。但专家们早就知道，章鱼的认知能力远超其隶属的头足纲同类，几乎和脊椎动物不相上下。事实上，近年来神经科学界掀起了一股章鱼热，大家都想从章鱼身上探究智慧的奥秘。

意大利国际高等研究院（SISSA）的雷默·桑格斯（Remo Sanges）博士领导的一个研究小组通过对章鱼脑神经元基因组的研究，发现它们的大脑和人脑在一个很关键的地方非常相似，相关论文发表在2022年5月18日出版的《生物医学中心/生物卷》（BMC Biology）杂志上。

这项研究关注的对象是一种名为“转座子”（Transposons）的基因序列，该序列又名“跳跃基因”（Jumping Genes），因为它们能够通过拷贝－粘贴或者剪切－粘贴的方式在基因组内跳来跳去。这么做的一个直接结果就是增加了基因组的体积和多样性，为生物进化提供了大量可供选择的原材料。人类基因组中有超过45%的基因序列都属于转座子，由此可见它们曾经有多么重要。

不过，今天的人类基因组已经进化成了一台精密的机器，不能允许转座子再这样随便地跳来跳去了，所以人类基因组中的绝大部分转座子要么因为基因突变而失去了跳跃的能力，要么被细胞监管机制牢牢地按在了原地，再也跳不起来了。但是，脑神经元在这方面是个例外。比如，人类基因组中的转座子有大约一半属于“散在重复序列”（LINE）家族，这个家族在脑组织中非常活跃，尤其在人脑中最核心的海马体中更是如此。已知海马体是人脑的学习中枢，也是高等智慧的发源地，所以一直有人猜测这个活跃的LINE序列有可能和认知能力的进化有某种关联。

在新一代基因测序技术的帮助下，桑格斯博士及其同事们发现普通章鱼（Octopus vulgaris）和一种加州章鱼（Octopus bimaculoides，加州双斑蛸）的大脑中的LINE序列同样异常活跃，远超其他的头足纲同类。不但如此，LINE序列最活跃的部位正好位于章鱼大脑中的“垂直叶”（Vertical Lobe），这里同样是章鱼的学习和认知中心。

这个结果从另一个角度说明LINE序列绝不仅仅只是一个喜欢捣蛋的跳跃基因而已，它真的很有可能在高等智慧的进化过程中起到了决定性的作用。而章鱼和人类在这方面是如此地相似，双方简直可以相互认亲了。

更有意思的是，章鱼在进化树上的实际位置距离人类相当遥远，这说明两者的相似性很可能是“协同进化”的结果，即两种不同的生物出于同样的需求，不约而同地选择了同一条进化路径。在这个案例里，人类和章鱼都需要更高级的智慧才能更好地生存，于是两种生物不约而同地选择了LINE序列，让这个古老的转座子重新焕发了青春。

接下来一个很自然的问题就是：活跃的转座子为什么会对高等智慧的出现有帮助呢？这个问题目前尚未有公认的标准答案，但很多科学家猜测这和神经元的多样性有关系。此前人们曾经相信大脑中的神经元都是一样的，毕竟它们的基因都一样。但后续研究发现大脑神经元的多样性相当高，而且越是高级的大脑，神经元的多样性就越丰富。也许正是这种多样性，才让哺乳动物的大脑变得如此多能，而转座子的主要功能就是通过“跳跃”在基因组中制造混乱，从而让本是同根生的大脑神经元变得越来越不一样。 章鱼