章鱼、乌贼为何那么聪明？答案可能藏在DNA三维结构

章鱼、乌贼、墨鱼的聪明程度在动物界相当突出，它们具学习能力，也会解决问题，这些惊人能力依赖异常复杂的神经系统，但其如何演化仍是悬而未决问题。新研究表明，部分答案可能在于DNA三维结构。

章鱼是公认最聪明的无脊椎动物之一，不少案例可解释，比如实验室章鱼学会旋开螺旋盖拿罐内食物；野外条纹蛸（俗称椰子章鱼）会捡椰子壳带著走，需要时充当掩护；水族馆章鱼会分辨不同饲育员，对讨厌的人喷水、对熟悉的人态度不同；还有研究观察到章鱼具好奇心，会反复将物品推向水流再接住，看起来像在玩耍。

这些惊人能力依赖复杂神经系统，章鱼全身拥有3～5亿个神经元，但约三分之二分布在8只触手，而不是集中大脑，也因此章鱼每只腕足都具相当程度的局部处理能力，身体控制方式和我们差异极大。

乌贼也是无脊椎动物中智商顶尖的群体之一，已知具高等认知能力，台湾清华大学焦传金教授团队2016年发表的经典研究更证实虎斑乌贼具数量概念、算术能力。

头足类动物（乌贼、章鱼、墨鱼）独特之处在于，它们在演化树上与人类相距超过5亿年，却藉完全独立的演化路径发展出高度平行人类的智力，成为地球最接近“外星智慧”的存在，生物学家非常疑惑，这种生物复杂性究竟如何演化而来？

维也纳大学团队最新研究发现证据，表明答案可能藏在DNA巧夺天工的三维立体结构，而不仅限于基因。

DNA在细胞核内并非像一条直线排列，而是折叠成三维结构，原本序列上相距遥远的基因区域会拉近到彼此可物理接触的距离，这种结构直接影响哪些“调控元件”能与基因互动，进而控制基因活性。

在比对章鱼、乌贼、墨鱼的基因组结构与基因活性后，研究团队发现数亿年前一场基因组大洗牌，彻底改变头足类动物DNA不同区域之间互动模式，该过程被描述为“调控纠缠”，其中一些连接关联日益紧密，可能让头足类动物基因组在维持基本生物功能的同时发展出全新基因表现模式，从根本上促成它们复杂神经系统演化。

研究还发现不同层次的基因组演化速度截然不同，染色质结构域在演化过程保持相对稳定，相较之下，较小的染色质环结构在不同物种、组织与发育阶段展现极大变异性，而许多环都出现在与头足类独特特征相关的基因附近，包括神经系统相关基因。

简单来说，研究结果表明DNA的物理排列结构可能积极影响演化过程，稳定的染色质域像维护现有调控组织的平台，确保核心功能不会在演化过程轻易崩坏，而灵活的环则提供演化改变机会，让新的调控互动得以被测试与建立。

过去我们总专注于“基因序列”，现在我们知道，基因在空间上的排列方式同样能创造出新调控网，进而催生像章鱼大脑这样复杂的生物结构。

新论文发表在《自然通讯》（NatureCommunications）期刊。