Para construirlos utilizan los mismos mecanismos que los vertebrados
Los cefalópodos, que incluyen pulpos, calamares y sus primos sepias, son capaces de algunos comportamientos verdaderamente carismáticos. Pueden procesar información rápidamente para transformar su forma, color e incluso textura, mezclándose con su entorno.
También pueden comunicarse, mostrar signos de aprendizaje espacial y usar herramientas para resolver problemas. Son tan inteligentes que incluso pueden aburrirse.
No es ningún secreto lo que lo hace posible: los cefalópodos tienen los cerebros más complejos de todos los invertebrados del planeta. Sin embargo, lo que sigue siendo un misterio es el proceso de desarrollo. Básicamente, los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo consiguen los cefalópodos sus grandes cerebros.
Un laboratorio de Harvard que estudia el sistema visual de estas criaturas de cuerpo blando, que es donde se concentran dos tercios de su tejido de procesamiento central, cree que han estado cerca de descubrirlo. El proceso, dicen, parece sorprendentemente familiar.
En un estudio los investigadores del FAS Center for Systems Biology describen cómo usaron una nueva técnica de imágenes en vivo para observar casi en tiempo real cómo se crean las neuronas en el embrión. Luego pudieron rastrear esas células a través del desarrollo del sistema nervioso en la retina. Lo que vieron los sorprendió.
Vídeo: Este es un ejemplo de los datos de imágenes en vivo generados en el documento científico. Las membranas de las células del ojo están marcadas con un tinte fluorescente que permite a los investigadores visualizar el comportamiento de las células individuales durante el desarrollo. Crédito: Kristen Koenig
Las células madre neurales que rastrearon se comportaron de una manera inquietantemente similar a la forma en que estas células se comportan en los vertebrados durante el desarrollo de sus sistemas nerviosos. Sugiere que los vertebrados y los cefalópodos, a pesar de divergir entre sí hace 500 millones de años, no solo usan mecanismos similares para hacer sus grandes cerebros, sino que este proceso y la forma en que las células actúan, se dividen y se moldean pueden trazar esencialmente el modelo necesario para desarrollar este tipo de sistema nervioso.
"Nuestras conclusiones fueron sorprendentes, porque durante mucho tiempo se pensó que mucho de lo que sabemos sobre el desarrollo del sistema nervioso en los vertebrados es especial para ese linaje", dijo Kristen Koenig, miembro distinguido de John Harvard y autora principal del estudio.
"Al observar el hecho de que el proceso es muy similar, lo que nos sugirió es que estos dos sistemas nerviosos muy grandes que evolucionaron de forma independiente están utilizando los mismos mecanismos para construirlos. Lo que eso sugiere es que esos mecanismos, esas herramientas, que los animales usan durante el desarrollo pueden ser importantes para construir grandes sistemas nerviosos".
Los científicos del Laboratorio Koenig se centraron en la retina de un calamar llamado Doryteuthis pealeii, conocido más simplemente como un tipo de calamar de aleta larga. Los calamares crecen hasta medir un pie de largo y son abundantes en el océano Atlántico noroeste. Como embriones, se ven adorables, con grandes cabezas y ojos.
Los investigadores utilizaron técnicas similares a las que se hicieron populares para estudiar organismos modelo, como la mosca de la fruta y el pez cebra. Crearon herramientas especiales y utilizaron microscopios de última generación que podían tomar imágenes de alta resolución cada diez minutos durante horas para ver cómo se comportaban las células individuales. Los investigadores usaron tintes fluorescentes para marcar las células para poder mapearlas y rastrearlas.
Esta técnica de imágenes en vivo permitió al equipo observar células madre llamadas células progenitoras neurales y cómo están organizadas. Las células forman un tipo especial de estructura llamada epitelio pseudoestratificado. Su característica principal es que las celúlas son alargadas para que puedan empaquetarse densamente. Los investigadores también vieron el núcleo de estas estructuras moverse hacia arriba y hacia abajo antes y después de dividirse. Este movimiento es importante para mantener el tejido organizado y el crecimiento continuo, dijeron.
Este tipo de estructura es universal en la forma en que las especies de vertebrados desarrollan su cerebro y sus ojos. Históricamente, se consideraba una de las razones por las que el sistema nervioso de los vertebrados podía crecer tanto y ser tan complejo. Los científicos han observado ejemplos de este tipo de epitelio neural en otros animales, pero el tejido de calamar que observaron en este caso era inusualmente similar a los tejidos de vertebrados en su tamaño, organización y la forma en que se movía el núcleo.
La investigación fue dirigida por Francesca R. Napoli y Christina M. Daly, asistentes de investigación en Koenig Lab.
A continuación, el laboratorio planea observar cómo surgen diferentes tipos de células en los cerebros de los cefalópodos. Koenig quiere determinar si se expresan en diferentes momentos, cómo deciden convertirse en un tipo de neurona frente a otro y si esta acción es similar en todas las especies.
Koenig está entusiasmado con los posibles descubrimientos que se avecinan.
"Uno de los grandes aprendizajes de este tipo de trabajo es lo valioso que es estudiar la diversidad de la vida", dijo Koenig. "Al estudiar esta diversidad, en realidad puedes volver a las ideas fundamentales incluso sobre nuestro propio desarrollo y nuestras propias preguntas biomédicamente relevantes. Realmente puedes hablar sobre esas preguntas".
La investigación se ha publicado en Current Biology: Cephalopod retinal development shows vertebrate-like mechanisms of neurogenesis
