updated 1:27 PM CET, Dec 7, 2016

El primer genoma completo de un pulpo sorprende a los científicos

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pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides)

El pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides) tiene 2,7 mil millones de pares de bases

El pulpo es una de las criaturas más curiosas del mundo. Cuenta con tres corazones, tentáculos con sus propias neuronas "cerebrales" y pueden cambiar rápidamente el color y la textura de la piel para evadirse de los depredadores. No es de extrañar entonces que el pulpo tenga un gran genoma complejo. Y ahora que ha sido secuenciado por primera vez ha proporcionando pistas sobre las distintivas capacidades de la criatura.

"Estábamos realmente muy sorprendidos por un montón de cosas que encontramos", dice Caroline Albertin, bióloga de desarrollo evolutivo de la Universidad de Chicago en Illinois y miembro del equipo internacional que informó de sus hallazgos en línea en Nature.

El equipo secuenció el genoma del pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides), que se ha convertido en una especie común de laboratorio. La primera sorpresa se centra en cómo se hizo tan grande el genoma del pulpo. Con 2,7 mil millones de pares de bases y más de 33.000 genes codificadores de proteínas, el genoma es ligeramente más pequeño que el genoma humano con 3 mil millones de pares de bases, pero tiene más de 20.000 a 25.000 genes que el humano. También es de cinco a seis veces más grande que otros genomas de invertebrados y tiene más o menos el doble del número de cromosomas, con 28.

pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides)

Estas características llevaron a los investigadores anteriores a especular que el pulpo se benefició de la duplicación del genoma entero, un fenómeno en el que una duplicación del material genético permite la evolución de nuevos rasgos. Sin embargo, "en realidad no se encontró ninguna evidencia en el genoma de pulpo para toda la duplicación del genoma", dice Oleg Simakov, un investigador del genoma comparativo en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón. Una implicación importante para la evolución es que "hay más de una manera de hacer crecer un genoma", dice Albertin.

En lugar una duplicación general, el equipo encontró que el crecimiento del genoma se concentró en dos familias de genes que se sometieron a una dramática expansión con la aparición de cientos de nuevos genes, la introducción de secuencias repetitivas y el reordenamiento genómico de barrido. Estas familias de genes se asocian con el desarrollo neuronal y probablemente tienen pistas sobre la evolución del sistema nervioso del pulpo que es "completamente diferente del cerebro de los vertebrados", dice Albertin.

En los vertebrados las fibras nerviosas están enfundadas en mielina, un tejido graso que ayuda a acelerar la transmisión de señales neuronales. La mielina puede haber permitido a los mamíferos evolucionar cuerpos más grandes, permitiendo una rápida comunicación entre un cerebro central y las partes del cuerpo distantes. El sistema neural del pulpo carece de mielina y desarrolló una estrategia diferente que se basa en la comunicación neuronal local. Cada una de las ocho patas de un pulpo tiene el poder cerebral suficiente para actuar hasta cierto punto de forma independiente. Incluso cuando es cortado un tentáculo retrocederá del peligro.

genoma del pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides)

Una de las dos familias de genes dilatados que se encuentran en el pulpo hace que las proteínas, conocidas como factores de transcripción de dedos de zinc, controlen la velocidad a la que se realizan otras proteínas y, dice Simakov, pueden tener un papel en el mantenimiento de células neuronales. La otra familia de genes hace protocadherinas, que regulan el desarrollo neuronal de los mamíferos. La mayoría de los invertebrados tienen sólo unos pocos genes protocadherinos y previamente se pensaba que sólo los vertebrados tienen muchos. Pero un pulpo tiene casi el doble de protocadherinas que tiene un ser humano, dice Albertin.

Ella y colegas confirmaron que estos genes protocadherinos se expresan en los tejidos neurales del pulpo, lo que sugiere que tienen un papel central en el desarrollo y la regulación de su raro sistema nervioso. Sólo quedan por desenredar los genes que son responsables de los diversos rasgos del pulpo. Eso también es cierto para los muchos genes únicos que encontraron eran activos en la piel y las ventosas. La secuencia del genoma es "un buen primer paso" para otros estudios en la biología del desarrollo y en la determinación de la función de los genes, dice Albertin.

"Este es un estudio realmente fascinante que nos proporciona algunas respuestas en cuanto a lo que hace genéticamente un pulpo", dice Jakob Vinther, un paleobiologista molecular en la Universidad de Bristol, en el Reino Unido, que no participó en el proyecto. En particular, le resulta interesante que los pulpos tengan elementos genéticos que coinciden con la complejidad de los vertebrados.

Artículo científico: The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties