Tajemství inteligence chobotnic? Vědci objevili unikátní mechanismus, který chrání jejich nervové buňky

Chobotnice patří mezi nejinteligentnější bezobratlé živočichy na Zemi. Dokážou řešit složité úkoly, otevírat nádoby, používat nástroje nebo se mistrně maskovat. Vědci nyní objevili další nečekanou zvláštnost jejich biologie, která by mohla pomoci vysvětlit, jak jejich mimořádně složitá nervová soustava zůstává chráněna před buněčným poškozením.

Podle nové studie totiž chobotnice disponují dosud neznámou buněčnou inovací, díky níž jejich buňky vyrábějí bílkoviny s neobvykle vysokou přesností.

Výzkum zveřejněný v časopise Current Biology sice zatím neprokazuje přímou souvislost mezi tímto mechanismem a inteligencí chobotnic, načasování jeho vzniku však nápadně odpovídá období, kdy se u těchto hlavonožců začala vyvíjet mimořádně komplexní nervová soustava.

Géniové s osmi chapadly

Chobotnice jsou známé pozoruhodnými projevy chování. Některé druhy si přenášejí kokosové skořápky jako přenosný úkryt, jiné se dokážou proměnit v přesvědčivou napodobeninu jedovatých nebo nebezpečných živočichů. Slavnou se stala také chobotnice Otto z německého akvária, která opakovaně vyřazovala elektrické osvětlení tím, že na něj cíleně stříkala proud vody.

Přestože bývají jejich schopnosti často srovnávány s inteligencí vran, delfínů nebo šimpanzů, jejich mozek funguje zcela odlišně. Nervová soustava chobotnic není soustředěna pouze v hlavě, ale je rozprostřena po celém těle. Značná část neuronů se nachází přímo v chapadlech, která jsou schopna samostatně zpracovávat informace a vykonávat složité pohyby.

Překvapení ukryté v buněčných továrnách

Nový objev vznikl víceméně náhodou. Výzkumníci z Harvardovy univerzity při studiu RNA chobotnic narazili na nečekanou odchylku v ribozomální RNA (rRNA), která tvoří základ ribozomů – buněčných struktur odpovědných za výrobu bílkovin.

Právě tato část genetické informace zůstává u prakticky všech dosud zkoumaných živočichů po stovky milionů let téměř beze změn. O to větším překvapením bylo zjištění, že u chobotnic obsahuje jedinečné přerušení, které dosud nebylo popsáno u žádného jiného živočicha.

Aby vědci zjistili, jaký význam tato změna má, vložili stejnou genetickou úpravu do bakterie Escherichia coli. Výsledek přinesl překvapení: upravené bakterie při tvorbě bílkovin chybovaly podstatně méně než běžné buňky.

Přesnější syntéza bílkovin znamená, že vzniká méně špatně sbalených proteinů. Právě ty mají tendenci vytvářet shluky, které mohou poškozovat buňky a narušovat jejich fungování.

Následné srovnání tkání chobotnic a olihní ukázalo, že chobotnice skutečně obsahují méně těchto bílkovinných shluků a že jsou navíc menší.

Pojistka pro složitý nervový systém

Podle autorů studie se tato genetická inovace objevila přibližně před 100 miliony let, kdy se mělkovodní chobotnice oddělily od svých hlubokomořských příbuzných a začaly osidlovat prostředí plné nových výzev.

V mělčích vodách čelily většímu množství predátorů, kořisti i konkurentů. To pravděpodobně vytvořilo tlak na rychlý rozvoj jejich nervové soustavy a složitějšího chování.

Neurony přitom patří k nejzranitelnějším buňkám v organismu. Na rozdíl od mnoha jiných buněk přetrvávají po velmi dlouhou dobu, takže se v nich mohou postupně hromadit poškozené bílkoviny. Nově objevená úprava ribozomální RNA by mohla tento problém výrazně omezovat tím, že snižuje počet chyb vznikajících při tvorbě proteinů. 

Přestože se načasování objevu dobře shoduje s evolucí složitější nervové soustavy chobotnic, vědci zdůrazňují, že přímý důkaz zatím chybí. Podle nezávislých odborníků je představa, že přesnější výroba bílkovin přispěla k rozvoji inteligence hlavonožců, věrohodná, ale bude ji třeba experimentálně ověřit. Ideálním testem by bylo geneticky změnit tuto část ribozomální RNA a sledovat, zda se změní schopnost učení, zpracování smyslových informací nebo řešení problémů. Takové experimenty jsou však mimořádně technicky náročné.

Inspirace pro léčbu nemocí mozku

Význam objevu však může sahat daleko za hranice evoluční biologie. Shluky špatně sbalených bílkovin totiž hrají klíčovou roli také u celé řady lidských neurodegenerativních onemocnění, například Alzheimerovy nebo Parkinsonovy choroby.

Autoři studie proto věří, že by se v budoucnu mohlo podařit vyvinout léky, které by ribozomům umožnily vytvářet bílkoviny stejně přesně jako u chobotnic. Pokud by se podařilo snížit množství chyb vznikajících při tvorbě bílkovin, mohlo by to omezit vznik toxických proteinových usazenin poškozujících nervové buňky.

Nenápadná evoluční inovace, která možná pomohla chobotnicím vyvinout jednu z nejpozoruhodnějších forem inteligence v živočišné říši, by tak jednou mohla inspirovat zcela nové přístupy k léčbě některých dosud nevyléčitelných neurodegenerativních onemocnění.