El cerebro del pulpo y el cerebro humano comparten los mismos 'genes saltarines'

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Dibujo de un pulpo
Dibujo de un pulpo. Crédito: Gloria Ros

Podría ayudarnos a comprender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes organismos

El pulpo es un organismo excepcional con un cerebro extremadamente complejo y capacidades cognitivas únicas entre los invertebrados. Tanto es así que en cierto modo tiene más en común con los vertebrados que con los invertebrados.

La complejidad neuronal y cognitiva de estos animales podría tener su origen en una analogía molecular con el cerebro humano, según descubrió un artículo de investigación coordinado por Remo Sanges de SISSA de Trieste y por Graziano Fiorito de la Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles.

La investigación muestra que los mismos "genes saltarines" están activos tanto en el cerebro humano como en el cerebro de dos especies, Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo californiano. Este descubrimiento podría ayudarnos a comprender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes organismos.

La secuenciación del genoma humano reveló ya en 2001 que más del 45% está compuesto por secuencias llamadas transposones, los llamados "genes saltarines" que, a través de mecanismos moleculares de copiar y pegar o cortar y pegar, pueden "moverse" de un punto a otro del genoma de un individuo, barajando o duplicando.

En la mayoría de los casos, estos elementos móviles permanecen silenciosos: no tienen efectos visibles y han perdido su capacidad de movimiento. Algunos están inactivos porque, a lo largo de generaciones, han acumulado mutaciones; otros están intactos, pero bloqueados por mecanismos de defensa celular. Desde un punto de vista evolutivo, incluso estos fragmentos y copias rotas de transposones todavía pueden ser útiles, como "materia prima" que la evolución puede esculpir.

Entre estos elementos móviles, los más relevantes son los pertenecientes a la familia denominada LINE (Long Interspersed Nuclear Elements), que se encuentran en un centenar de copias en el genoma humano y aún potencialmente activos.

Tradicionalmente se ha pensado que la actividad de los LINE era solo un vestigio del pasado, un remanente de los procesos evolutivos que involucraron a estos elementos móviles, pero en los últimos años surgieron nuevas evidencias que muestran que su actividad está finamente regulada en el cerebro.

Hay muchos científicos que creen que los transposones LINE están asociados con habilidades cognitivas como el aprendizaje y la memoria: son particularmente activos en el hipocampo, la estructura más importante de nuestro cerebro para el control neuronal de los procesos de aprendizaje.

pulpo

El genoma del pulpo, como el nuestro, es rico en "genes saltarines", la mayoría de los cuales están inactivos. Centrándose en los transposones que aún son capaces de copiar y pegar, los investigadores identificaron un elemento de la familia LINE en partes del cerebro cruciales para las capacidades cognitivas de estos animales.

El descubrimiento, fruto de la colaboración entre la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, la Stazione Zoologica Anton Dohrn y el Istituto Italiano di Tecnologia, fue posible gracias a técnicas de secuenciación de última generación, que se utilizaron para analizar la composición molecular de los genes activos en el sistema nervioso del pulpo.

“El descubrimiento de un elemento de la familia LINE, activo en el cerebro de las dos especies de pulpos, es muy significativo porque da soporte a la idea de que estos elementos tienen una función específica que va más allá de copiar y pegar”, explica Remo Sanges, director del laboratorio de Genómica Computacional del SISSA, quien comenzó a trabajar en este proyecto cuando era investigador en la Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles. El estudio fue realizado por un equipo internacional con más de veinte investigadores de todo el mundo.

“Literalmente salté sobre la silla cuando, bajo el microscopio, vi una señal muy fuerte de actividad de este elemento en el lóbulo vertical, la estructura del cerebro que en el pulpo es la sede del aprendizaje y las capacidades cognitivas, al igual que el hipocampo en humanos", dice Giovanna Ponte de la Stazione Zoologica Anton Dohrn.

Según Giuseppe Petrosino de Stazione Zoologica Anton Dohrn y Stefano Gustincich del Istituto Italiano di Tecnologia: "Esta similitud entre el hombre y el pulpo que muestra la actividad de un elemento LINE en el asiento de las capacidades cognitivas podría explicarse como un fascinante ejemplo de evolución convergente, un fenómeno por el cual, en dos especies genéticamente distantes, el mismo proceso molecular se desarrolla de manera independiente en respuesta a necesidades similares".

"El cerebro del pulpo es funcionalmente análogo en muchas de sus características al de los mamíferos", dice Graziano Fiorito, director del Departamento de Biología y Evolución de los Organismos Marinos de la Stazione Zoologica Anton Dohrn. "Por esta razón, también, el elemento LINE identificado representa un candidato muy interesante para estudiar y mejorar nuestro conocimiento sobre la evolución de la inteligencia".

Los hallazgos han sido publicados recientemente en BMC Biology: Identification of LINE retrotransposons and long non-coding RNAs expressed in the octopus brain

Etiquetas: CerebroPulpoHumanoGen

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