Kraken: Ungewöhnliche Mutation könnte ihre Intelligenz erklären

RNA-Bruch: Kraken besitzen einzigartigen Schutz vor Proteinfehlern

Oktopusse überraschen nicht nur mit großer Intelligenz, sondern auch mit einer ungewöhnlichen Genveränderung. Diese sorgt für eine besonders präzise Proteinsynthese – und machte ihre Intelligenz vielleicht erst möglich.

von Cody Cottier

Schwimmender Oktopus im Meer vor einem Riff — © tane-mahuta / Getty Images / iStock (Ausschnitt)
Kraken wie dieser *Octopus vulgaris* gelten als die intelligentesten Wirbellosen. Was ermöglichte ihnen ihre kognitiven Höhenflüge?

Kraken sind auf ihre eigene Art ähnlich schlau wie beispielsweise Krähen oder Delfine. Ihre Intelligenz entwickelte sich aber über einen eigenen Evolutionsweg. Ihr Nervensystem ist extrem über den gesamten Körper verteilt, anstatt sich wie bei Wirbeltieren stärker im zentralen Gehirn zu konzentrieren.

Nun kam eine weitere überraschende biologische Eigenschaft der Kraken ans Licht: eine bisher unbekannte genetische Veränderung, die genau zu dem evolutionären Zeitpunkt auftrat, als die Vorfahren dieser Kopffüßer begannen, große Nervensysteme zu entwickeln. Die Genveränderung sorgt dafür, dass die Zellen Proteine ungewöhnlich präzise herstellen.

Das Team von der Harvard University stieß eher zufällig auf die evolutionäre Innovation. Mitautor Richard Han untersuchte als Doktorand im Labor der Zellbiologin Amy Lee an der Harvard Medical School die RNA von Kraken. Dabei fiel ihm eine ungewöhnliche Bruchstelle in einer »ribosomalen RNA« (rRNA) auf, die als Baustein von Ribosomen dient – den Proteinproduktionsmaschinen der Zelle. Diese rRNA wird nach ihrer Synthese an einer bestimmten Stelle in zwei Stücke geschnitten und so ins Ribosom eingebaut. Bei allen anderen untersuchten Tieren tritt dieses Phänomen nicht auf.

Um herauszufinden, wie sich der Bruch auswirkt, nahmen die Forscher eine entsprechende Änderung in Escherichia-coli-Bakterien vor. Die Mikroben machten daraufhin beim Herstellen von Proteinen nur ungefähr halb so viele Fehler. Das reduziert das Risiko, dass fehlgefaltete Moleküle zu Aggregaten verklumpen, die als toxisch und krankheitsverursachend gelten. Bei einem Vergleich des Gewebes von Kraken und zehnarmigen Tintenfischen zeigte sich, dass Erstere tatsächlich weniger und kleinere Proteinklumpen aufwiesen.

Obwohl die Vorteile offensichtlich sind, ist unklar, warum sich gerade beim Oktopus dieser rRNA-Bruch entwickelt hat. Er scheint ausschließlich bei Flachwasser-Tintenfischarten vorzukommen, die sich vor etwa 100 Millionen Jahren von ihren Tiefsee-Verwandten abgespalten haben und eine hochkomplexe Umgebung besiedelten. Konfrontiert mit einer größeren Zahl von Räubern, Beutetieren und Konkurrenten in seichteren Gewässern entwickelte sich ihr Nervensystem rasch weiter. Nervenzellen sind aufgrund ihrer langen Lebensdauer besonders anfällig für Proteinverklumpungen, sagt ein Mitautor der Studie, Rishav Mitra. Indem der rRNA-Bruch die Fehlfaltung von Proteinen hemmt, so Mitra, könnte er die Funktion der Neurone unterstützen.

Proteinklumpen spielen bei vielen neurologischen Erkrankungen des Menschen eine Rolle, darunter Alzheimer und Parkinson. Die neue Entdeckung könnte zu Medikamenten führen, die auf Ribosomen abzielen und den nützlichen Trick des Oktopus für eine besonders präzise Proteinsynthese nachahmen.