La inteligencia del pulpo arroja luz sobre la evolución de los cerebros complejos

Los pulpos tienen tanto un cerebro central como un sistema nervioso periférico, uno que es capaz de actuar de forma independiente. [Nir Friedman]

Conocer a un pulpo es, en muchos aspectos, lo más cerca que podemos estar de encontrarnos con extraterrestres interplanetarios. Sin embargo, una nueva investigación muestra que sus cerebros tienen algunas similitudes sorprendentes con las de los humanos, quizás más notablemente en términos de microARN (miARN) y el papel que desempeña en el desarrollo del cerebro. miRNA puede ser crucial para el desarrollo de cerebros complejos.

"Los cerebros complejos con características cognitivas superiores solo han evolucionado en los vertebrados... con una excepción: los cefalópodos de cuerpo blando, por ejemplo, los pulpos", señala Nikolaus Rajewsky, PhD, director científico del Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín del Centro Max Delbrück (MDC- BIMSB), y jefe del laboratorio de biología de sistemas de elementos reguladores de genes. "Esto es importante porque el cerebro del pulpo ha evolucionado de manera completamente independiente del complejo cerebro de los mamíferos".

Rajewsky comenzó su investigación después de leer literatura científica y señaló que los pulpos son expertos en la edición de ARN. Él planteó la hipótesis de que quizás el pulpo es, por lo tanto, un "artista del ARN" y ha desarrollado otros mecanismos basados ​​​​en el ARN. "Sería interesante identificar esos mecanismos, no solo para comprender mejor la evolución del pulpo, sino también para aprovechar potencialmente nuevas herramientas para aplicaciones de ARN en humanos", dice Rajewsky.

Hizo un perfil de los ARN mensajeros, los ARN no codificantes y, específicamente, los ARN pequeños en 18 tipos de tejidos diferentes de pulpos muertos. Si bien la edición de ARN resultó ser menos interesante porque los sitios de edición no correspondían a sitios importantes, los investigadores descubrieron 42 nuevas familias de miARN en el tejido neural, principalmente en el cerebro.

Las 42 familias de miARN que identificaron Rajewsky y su equipo no se comparten con los humanos. De hecho, el ancestro común más reciente de pulpos y humanos fue un gusano plano primitivo que vivió hace aproximadamente 750 millones de años. Estos genes se conservaron durante la evolución del pulpo, por lo que es probable que sean beneficiosos. Ahora la pregunta es exactamente qué beneficios brindan.

Los pulpos son criaturas curiosas que poseen una mentalidad inventiva ejemplificada por su capacidad para disfrazarse y protegerse usando caparazones abiertos para protegerse o como proyectiles y recolectarlos y almacenarlos para su uso posterior, así como sus conocidas habilidades de camuflaje. También recuerdan personas y cosas y tienen distintas preferencias. Un equipo de investigadores brasileños cree que incluso pueden soñar.

Algunos investigadores han informado que no están motivados por los bocadillos (como otros animales). Como señala Rajewsky: "Tienen personalidades, así que, tal vez, se den cuenta de que estás tratando de recompensarlos con comida y no les gusta que los manipulen. No soy un científico del comportamiento. Solo estoy especulando, ", enfatiza, "pero sí explica el hecho de que hay una inteligencia allí que no se puede comparar de inmediato con nuestros conceptos".

"El pulpo es un invertebrado especial. Al estudiar cómo funciona el cerebro en los pulpos, tal vez podamos aprender nuevas herramientas para interferir con nuestro sistema nervioso o comprender mejor nuestro sistema nervioso", dice Rajewsky a GEN. Si bien los investigadores están claramente interesados ​​en estudiar a este animal, no corre peligro de convertirse en la próxima rata de laboratorio. Su cerebro es "el cerebro más distante de todos los demás cerebros animales".

Los pulpos también son difíciles de estudiar y necesitan acuarios. Rajewsky es un biólogo de sistemas que trabaja en biología molecular para comprender el funcionamiento de las células en los tejidos, así como las enfermedades, mediante el estudio de las interacciones moleculares. “Para hacer esto en el pulpo, solo puedo hacer estudios descriptivos. No puedo hacer experimentos moleculares en pulpos porque no tengo tanques con animales”. También requeriría ajustar las herramientas existentes a la bioquímica del pulpo. Por lo tanto, dice, "no pretendo experimentar con pulpos". En cambio, analiza muestras de tejido congelado recolectadas de una estación marina en Nápoles.

Rajewsky y su equipo comenzaron cuantificando los principales modos de regulación postranscripcional en los 18 tejidos del pulpo. Descubrieron que la edición de A a I estaba separada de la función de miARN y, por lo tanto, no la moduló en ningún aspecto funcionalmente importante. Específicamente, "... la mayor parte de esa edición ocurrió en los intrones y 3 UTR principales de ARNm", escribieron, con el empalme alternativo más alto en los tejidos neurales, como se esperaba. La edición rara vez alteraba los sitios de empalme. El transcriptoma, de hecho, generalmente se parecía al de otros invertebrados.

La principal desviación evolutiva del pulpo de otros invertebrados se hizo evidente cuando los investigadores investigaron los miARN, sabían que estaban unidos a las regiones 3' no traducidas (3'UTR).

El genoma del pulpo tiene 138 familias de miARN. Cuando se comparó el miARN de Octopus vulgaris con el de otra especie, O. bimaculoides, que compartió por última vez un ancestro común hace aproximadamente 50 millones de años, los investigadores encontraron que las dos especies de pulpo y el calamar compartían 43 nuevas familias de miARN. (La investigación también muestra que 12 miARN se comparten entre el calamar y el nautilus, y otros 35 miARN están restringidos al linaje del pulpo).

El documento señala que estos sitios de miARN se conservan a lo largo de la evolución y los investigadores sugieren que la conservación es el resultado de la interacción funcional entre el miARN y los elementos de respuesta de miARN en tejidos específicos.

Hay tres cosas que Rajewsky dice que quiere aprender de esta investigación:

Yendo más allá, Rajewsky planea formar una red de otros científicos del pulpo para intercambiar ideas.

Rajewsky quedó fascinado con los pulpos después de un viaje al Acuario de la Bahía de Monterey en California, quedando "hipnotizado" por un pulpo en uno de los tanques. "Tengo la sensación de que esta es una mente especial e inteligente... así que leí sobre los pulpos como pasatiempo. Luego, hace tres años, leí un artículo que decía que los pulpos tienen niveles elevados de edición de ARN: existe un mecanismo en humanos en el que el ARN las moléculas se pueden reprogramar, cambiando así la secuencia de nucleótidos en el ARN.

"De repente, pensé, tal vez el pulpo es un extremófilo de ARN. Si hacen esta edición, tal vez también hagan otras cosas a nivel de ARN nuclear". Luego se embarcó en un proyecto para comprender mejor cómo "este increíble animal ha evolucionado, tal vez aprender algo fundamental sobre cómo evolucionan los cerebros complejos y también algo interesante sobre el ARN".

Lo que ha aprendido abre la puerta a una comprensión más profunda del papel de miRNA en el desarrollo de cerebros complejos. "Eso es algo que se ha planteado como hipótesis durante mucho tiempo", dice Rajewsky, y ahora se está volviendo más claro. "Probablemente también dice que el miARN está haciendo algo en el cerebro que aún no comprendemos".

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