タコは、無脊椎動物の中でも極めて複雑な脳と認知能力を持つ例外的な生物であり、ある意味では無脊椎動物よりも脊椎動物と共通する部分が多いほどである。2022年5月18日にBMC Biology誌に掲載された、イタリア・トリエステのSISSA（国際高等研究教育機構）のレモ・サンジス博士とナポリにあるアントンドルン動物園のグラツィアーノ・フィオリート博士の共同研究によって明らかになったこれらの生物の神経と認知の複雑さは、人の脳との分子的類似に由来している可能性がある。この研究により、ヒトの脳と、タコの一種であるコモンダコとカリフォルニアダコの脳で、同じ「ジャンピング遺伝子」が働いていることが明らかになった。この発見は、タコという魅力的な生物の知能の秘密を解明する一助となるものだ。
トランスポゾンは、分子的なコピーアンドペーストやカットアンドペーストのメカニズムによって、個人のゲノムのある地点から別の地点へ「移動」し、シャッフルしたり複製したりすることができる、いわゆる「ジャンピング遺伝子」と呼ばれる配列で、2001年には、ヒトゲノムの45%以上がトランスポゾンと呼ばれる配列で構成されていることが判明している。多くの場合、これらの移動性要素は、目に見える効果を持たず、移動する能力を失ったまま、沈黙を守っている。あるものは、何世代にもわたって突然変異を蓄積したために不活性であり、またあるものは、細胞防御機構によってブロックされているが無傷である。進化の観点からは、このようなトランスポゾンの断片や壊れたコピーでさえ、進化が彫刻することができる「原料」として、まだ役に立つことがある。
これらの可動要素のうち、最も関連性が高いのは、いわゆるLINE（long interspersed nuclear elements）ファミリーに属するもので、ヒトゲノム中に100コピーほど存在し、現在でも潜在的に活性を有している。従来、LINEの活動は過去の名残であり、これらの移動性要素が関与した進化の過程の名残であると考えられてきたが、近年、LINEの活動が脳内で細かく制御されていることを示す新たな証拠が登場している。LINEトランスポゾンは、学習や記憶といった認知能力に関連していると考える科学者が多く、特に、学習プロセスの神経制御に最も重要な脳の構造である海馬で活発に活動している。
タコのゲノムには、我々と同様に「ジャンピング遺伝子」が豊富に存在するが、そのほとんどは不活性である。今回、研究チームは、コピー＆ペーストが可能なトランスポゾンに着目し、タコの認知能力に重要な脳の部分に存在するLINEファミリーの要素を同定した。この発見は、国際高等研究教育機構、動物学研究所、イタリア技術研究所の共同研究によるもので、次世代シーケンサーを用いて、タコの神経系で働く遺伝子の分子構成を解析した結果、可能となったものだ。
SISSAの計算ゲノム研究所の所長であるレモ・サンジス博士は、ナポリのアントンドルン動物園の研究者だった頃からこのプロジェクトに取り組んでおり、「2種のタコの脳で活動するLINEファミリーの要素を発見したことは、これらの要素がコピー＆ペースト以上の特定の機能を持っているという考えを裏付けるものとして非常に重要だ」と説明している。BMC Biology誌に掲載されたこの研究は、世界各国から集まった20名以上の研究者からなる国際チームによって行われた。このオープンアクセスの論文は「タコの脳で発現するLINEレトロトランスポゾンとLong Non-Coding RNAの同定（Identification of LINE Retrotransposons and Long Non-Coding RNAs Expressed in the Octopus Brain）」と題されている。
「タコの脳は、人間の海馬と同じように、学習能力や認識能力をつかさどる構造をしている」と、アントンドルン動物園のジョヴァンナ・ポンテ博士は言う。
アントンドルン動物園のジュゼッペ・ペトロシーノ博士とイタリア工科大学のステファノ・グスティンチッチ博士によると、「認知能力の座にLINE要素の活動を示すこのヒトとタコの類似性は、収斂進化の興味深い例として説明できる。遺伝的に離れた二つの種において、同じ分子プロセスが、同様のニーズに対応して独立して発展する現象だ」と述べている。
また「タコの脳は、その特徴の多くが哺乳類のそれと機能的に類似している。このため、今回見つかったLINEエレメントは、知能の進化に関する我々の知識を向上させるための研究対象として、非常に興味深い候補であると言える。」と、アントンドルン動物園の海洋生物学・進化学科長のグラツィアーノ・フィオリート博士は語っている。
