首个章鱼基因组序列揭示有关伪装和大脑的线索

章鱼拥有八条抓握腕、伪装般的皮肤和巨大的甜甜圈状大脑，其独特的身体特征几个世纪以来一直吸引着科学家——已故英国动物学家马丁·威尔斯将这种海洋生物称为外星人。现在，这种肉食性软体动物被认为是最聪明的无脊椎动物之一，具有复杂的解决问题和学习行为，它击败了鱿鱼、乌贼和鹦鹉螺，成为第一个完成全基因组测序的头足类动物。

芝加哥大学和加州大学伯克利分校的研究人员对加州双斑蛸（ Octopus bimaculoides）的基因组进行了测序。这项研究将使科学家能够研究造成这种章鱼奇特身体特征的遗传因素，并可能不仅揭示有关头足类独特生物学的新见解，而且还揭示有关导致复杂神经系统和适应性伪装的特征的进化的新见解。

基因组图谱揭示了许多章鱼独有的基因，其中包括编码反射蛋白的六个基因，反射蛋白是一种蛋白质，使章鱼的皮肤能够通过反射光线和改变颜色来运用伪装技术。最近有人研究反射蛋白，以利用其能力为士兵或其他人制造更好的伪装材料。虽然这一新的基因组信息可能有助于这一领域，但该研究的作者表示，这还需要数年时间。首先，他们希望对其他头足类动物的基因组进行测序，并比较每种动物的反射蛋白，以便在基因组水平上更好地了解它们。

研究人员还发现，一种名为原钙粘蛋白的基因家族比预期的更常见、更复杂。原钙粘蛋白有助于神经系统发育和神经元之间的相互作用。章鱼基因组含有 168 个原钙粘蛋白基因，比许多脊椎动物的基因多 10 倍，比人类和其他哺乳动物的基因多两倍多。

章鱼基因组看起来就像“被放进搅拌机混合了一样”。

“这非常令人惊讶，”芝加哥大学神经生物学教授、这项研究的共同作者克利夫顿·拉格斯代尔 (Clifton Ragsdale) 说。“我们没有想到会出现这种程度的扩张。”然而，考虑到章鱼复杂的神经系统，这可能是有道理的。“很明显，它们对于建立神经元连接至关重要，”芝加哥大学生物和解剖学系研究生、该报告的共同主要作者卡罗琳·阿尔伯丁 (Caroline Albertin) 说。

章鱼还拥有大量转座子，即“跳跃基因”，它们能够在基因组上自行重组。阿尔伯丁在新闻稿中表示，它看起来像一个正常的无脊椎动物基因组，只是“被放进搅拌机混合”，导致基因被置于新的环境中并发挥新功能。

未来，研究人员希望研究其他头足类动物的基因组，目前其他机构的研究人员正在通过头足类动物测序联盟开展研究。结果可能会在未来几年内公布，届时科学家就可以对头足类动物的基因组进行比较。

伍兹霍尔海洋生物实验室资深科学家、头足类研究员罗杰·汉隆（Roger Hanlon）没有参与这项研究，他同意章鱼基因组不仅为理解头足类动物提供了重要的垫脚石，而且还可以让科学家思考大脑如何在截然不同的层面上产生复杂的行为。

“科学家现在可以开始思考大脑如何在不同规模上产生行为，”他说。“头足类动物是一个有趣的群体，因为它们具有更高的认知能力和明显不同的大脑结构，与脊椎动物相比，它们都包含在一个较短的生命周期中。”