Tienen una aberración estructural en el ribosoma que parece ser única en el reino animal
El pulpo es una rareza biológica. Puede usar herramientas, abrir frascos y su complejo sistema nervioso alberga tantas neuronas como un pequeño primate.
Ahora, biólogos de Harvard han descubierto una misteriosa distinción en la biología fundamental de los pulpos: algunos pulpos poseen una inusual adaptación en la maquinaria de producción de proteínas de sus células que ayuda a garantizar la precisión, quizás un subproducto evolutivo de su agudo sistema sensorial.
En un nuevo estudio los investigadores informan del descubrimiento de una aberración estructural en el ribosoma —los orgánulos celulares encargados de la fabricación de proteínas— que parece ser única en el reino animal.
"Esto demuestra que el ribosoma es, de hecho, una parte importante de la evolución de las novedades biológicas a lo largo de cientos de millones de años", dijo Nicholas Bellono, profesor de biología molecular y celular (MCB) en la Universidad de Harvard y uno de los autores principales del nuevo estudio. "Esto abre una diferente manera para que la gente piense sobre las bases bioquímicas de la biología comparada".
El hallazgo comenzó con una observación accidental en el laboratorio. Hace unos cinco años, Richard Han, entonces estudiante de doctorado en la Facultad de Medicina de Harvard, estaba realizando experimentos de control rutinarios y extrayendo ARN ribosómico (ARNr) de tejidos del pulpo de dos manchas de California, conocido científicamente como Octopus bimaculoides, una especie nativa de la costa del Pacífico.
Han trabajó en el laboratorio de Amy Lee, profesora adjunta de inmunología y virología del cáncer en el Instituto Oncológico Dana-Farber y profesora adjunta de biología celular en la Facultad de Medicina de Harvard, que colabora frecuentemente con el equipo de Bellono.
Normalmente, estas secuencias de ARNr se mantienen uniformes incluso entre animales con lejano parentesco. De hecho, son tan predecibles que los científicos de laboratorio suelen utilizarlas como control de calidad para comprobar si el material se ha degradado.
Entonces Han vio algo inesperado. En lugar de la habitual banda única, el ARNr del pulpo estaba dividido en dos fragmentos distintos.
Al principio, los científicos supusieron que se trataba de un error. Pero los investigadores repitieron el experimento numerosas veces y siguieron encontrando la misma rotura en el mismo lugar. Observaron lo mismo en todos los tejidos del pulpo en todas las etapas de desarrollo.
Los ribosomas contienen un conjunto básico común de ARNr y proteínas. Algunos de estos elementos se encuentran entre las secuencias de ARN más conservadas evolutivamente que se conocen en biología, y es poco frecuente la variación en la arquitectura básica del ribosoma.
"Se asumía que esto no cambiaría mucho", dijo Lee, especialista en cómo se traduce el código genético en proteínas. "Esa fue la verdadera sorpresa".
Imagen derecha: Evolución de una innovación ribosomal fundamental en el pulpo. Crédito: Current Biology (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.07.008.
Intrigados, los científicos continuaron excavando. Al final, el estudio se amplió a 10 coautores y se prolongó durante unos cinco años. Descubrieron que el cambio parece mejorar la precisión de la síntesis de proteínas y reducir los errores que causan agregaciones patológicas de proteínas mal plegadas.
Rishav Mitra, investigador postdoctoral en el laboratorio de Bellono y coautor principal del nuevo artículo, ayudó a descifrar las consecuencias funcionales del cambio y a rastrearlo a través del árbol genealógico de las especies.
Cuando los investigadores insertaron la misma interrupción en el ARNr en los ribosomas de E. coli, la bacteria produjo proteínas con el doble de fidelidad, es decir, con una precisión doble en la traducción del código genético a proteínas. La adaptación del ribosoma del pulpo parece mejorar la fidelidad de la síntesis de proteínas, incluso cuando se trasplanta a organismos muy diferentes.
Los investigadores descubrieron que la ruptura del ARNr era universal entre los pulpos de aguas poco profundas (el suborden Incirrina), que divergieron de sus primos de aguas profundas (los Cirrina) hace unos 100 millones de años.
Los investigadores obtuvieron una muestra de un pulpo de aguas profundas que había sido recolectada hacía muchos años. Al analizar el tejido, descubrieron que el pulpo cirrado no presentaba la misma alteración en su ribosoma.
Asimismo, los calamares, que se separaron del linaje de los pulpos hace unos 300 millones de años, no presentaron el mismo cambio.
Los investigadores sospechan que la adaptación recién descubierta podría estar relacionada con la evolución del sistema nervioso de los grandes pulpos, incluido el sistema sensorial de "gusto por tacto" extremadamente sensible de los pulpos de aguas poco profundas. La mayoría de los 500 millones de neuronas del pulpo se encuentran en los brazos, y una sola ventosa contiene unas 10.000 células sensoriales.
A pesar de estas avanzadas capacidades sensoriales, los pulpos no presentan mucha novedad genética en comparación con otros invertebrados. Se cree que su sistema nervioso surge de la regulación, o activación y desactivación, de genes ampliamente compartidos.
Se sabe que los cefalópodos (la clase taxonómica de moluscos que incluye pulpos, calamares y sepias) editan su ARN mucho más que otros organismos, lo que les permite utilizar genes existentes para adaptar proteínas a nuevas funciones. Pero este cambio también aumenta la posibilidad de errores o de un plegamiento incorrecto de las proteínas, y la formación de cúmulos tóxicos conocidos como agregados.
Bellono sugirió que la característica recientemente descubierta del ribosoma podría funcionar como un freno o filtro para evitar que se descontrole esta innovación evolutiva. "Tienen la capacidad de producir muchas proteínas a partir de genes individuales, pero el ribosoma solo permite la producción de ciertas proteínas", afirmó.
De manera similar, Lee describió la adaptación del ARNr como una "plasticidad controlada de la información genética".
"La mayor sorpresa es que el ribosoma, que está altamente conservado en todos los seres vivos, puede sufrir cambios evolutivos que afectan a su función", dijo, "e incluso puede contribuir a nuevas innovaciones, como un sistema nervioso más complejo en el pulpo".
Lee sugirió que estos descubrimientos sobre los ribosomas que sintetizan proteínas podrían aplicarse en el futuro para desarrollar posibles terapias para enfermedades relacionadas con el plegamiento incorrecto de las proteínas. Estas enfermedades incluyen trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer y el Parkinson, que se producen cuando las proteínas mal plegadas pierden su capacidad de funcionar con normalidad.
"Lo realmente interesante es que, al observar el mundo natural, estamos empezando a identificar posibles puntos críticos que podríamos abordar para modificar su funcionamiento", afirmó.
El estudio se ha publicado el 29 de julio en Current Biology: Evolution of a core ribosomal innovation in octopus
