章鱼是地球上最聪明的动物之一，也是最奇怪的动物之一。它们拥有的神经元数量与狗大致相同，但这些细胞中有一半以上分布在滑溜的头足类动物的八条腕足上，而不是集中在一个中央大脑中。
正如研究人员在6月8日的《细胞》杂志上报道的那样，神经异常现象变得越来越奇怪。他们发现，章鱼有能力重新编码它们的神经元，以响应温度变化，从而使这些细胞产生不同的蛋白质。就像人们调整衣服以适应外界天气一样，章鱼编辑它们的RNA，RNA是一种遗传分子，它携带DNA的指令来产生蛋白质——细胞的动力源。研究人员怀疑，当季节变化时，这些“大脑编辑”有助于章鱼适应炎热或寒冷。马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的生物学家、共同资深作者 Joshua Rosenthal 说，它们这样做达到了“非凡的程度”。
RNA编辑发生在外部力量激活体内细胞内某些酶，然后对RNA进行化学改变时。根据这些变化，细胞会产生不同形式或亚型的蛋白质。由于RNA是一种瞬时分子，因此对其携带的遗传信息所做的任何更改都不是永久性的——从理论上讲，这一特性使其成为快速适应不断变化的环境条件的强大工具。
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在人类中，RNA编辑影响不到3%的基因的蛋白质产生，而 Rosenthal 和他的同事此前发现，所有复杂的头足类动物——即除鹦鹉螺以外的所有头足类动物——都可以重新编码大多数神经蛋白质。
研究人员希望跟进早期的工作，以了解哪些因素可能驱动头足类动物的 RNA 编辑。他们从温度变化开始，因为这是一个简单的环境条件，会随季节甚至每天波动。
科学家们首先收集了十几只野生加州双斑章鱼 (Octopus bimaculoides)，这是一种基因组已被测序的物种。他们让这些动物适应装有温水或冷水的水箱。几周后，研究人员检查了动物基因组中约 60,000 个先前确定的位点，酶在这些位点编辑 RNA。他们发现大约三分之一的位点发生了变化，而且这些变化发生得很快，在几小时到几天的时间尺度上。“我们预计会看到这里那里有一些位点发生了变化，但事实并非如此，这是一个非常全局性的现象，”特拉维夫大学物理学家、共同资深作者 Eli Eisenberg 说，他的研究重点是 RNA。
研究小组发现，几乎所有的变化都是由寒冷引起的。在这些变化中，有一些编码了特定类别的蛋白质，这些蛋白质参与细胞膜、突触的功能（传递神经元信号）、自噬（程序性细胞死亡）和钙的结合（钙在神经元内发挥各种作用）。研究人员证实，通过编辑后的 RNA 创建的亚型具有改变的功能，但 Eisenberg 说，“我们尚不知道这数千种变化，或其中一些变化，是如何促进适应的。”“了解所有协同变化的全局效应留待未来的研究。”
最后，该团队还在夏季和冬季收集了野生章鱼——包括另一种密切相关的物种，维里双斑章鱼 (Octopus bimaculatus)。研究人员发现，这些个体表现出与他们在实验室中测试的加州双斑章鱼相同的温度跟踪 RNA 相关变化。
与人类和其他哺乳动物不同，章鱼无法调节自身体温。因此，研究人员怀疑 RNA 编辑在保护无脊椎动物的神经元免受温度波动的影响方面发挥着作用。“生物体会选择表达不同的亚型，每种亚型在其自身条件下都更好，”Eisenberg 说。“甚至没有哺乳动物发生这种情况的例子。”
印第安纳大学布卢明顿分校的生物学家 Heather Hundley 没有参与这项研究，她称这篇新论文为“真正的杰作”。
她说：“这项工作增加了越来越多的数据，表明 RNA 编辑可以被动态调节。”“虽然以前的工作主要集中在发育和疾病期间的调节，但这项工作表明，RNA 编辑可以作为一种分子手段来适应蛋白质功能，以响应环境温度的变化。”
Rosenthal、Eisenberg 及其同事计划继续这项研究，通过调查可能引发蛋白质产生变化的额外因素，例如 pH 值和氧气水平或社会环境。“通过 RNA 编辑进行适应的能力有多广泛？”Rosenthal 说。“有很多有趣的工作要做。”