Hallan sorprendentes semejanzas en los cerebros del pulpo y las personas

El pulpo es un organismo excepcional con cerebros extremadamente complejos 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 semejanza molecular con el cerebro humano, según desvela un artículo de investigación publicado recientemente en BMC Biology y coordinado por Remo Sanges de SISSA de Trieste y por Graziano Fiorito de Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles.

La investigación demuestra que los mismos 'genes saltadores' están activos tanto en el cerebro humano como en el de dos especies de cefalópodos, Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo californiano. Un descubrimiento que podría ayudar a entender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes animales.

La secuenciación del genoma humano reveló ya en 2001 que más del 45% está compuesto por secuencias llamadas transposones, los llamados ‘genes saltadores’ que, a través de mecanismos moleculares de copiar y pegar o cortar y pegar, se pueden "mover" de un punto a otro del genoma de un individuo. Su función parece estar relacionada con características como la memoria y el aprendizaje.

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.

Un genoma rico en ‘genes saltadores’

El genoma del pulpo, como el nuestro, es rico en "genes saltadores", 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 apoya 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. El estudio, publicado en BMC Biology, fue realizado por un equipo internacional con más de veinte investigadores de todo el mundo.

“Literalmente salté sobre la silla cuando, ante 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", explica Giovanna Ponte, de la Stazione Zoologica Anton Dohrn.

Según Giuseppe Petrosino 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 ejemplo fascinante 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 para mejorar nuestro conocimiento sobre la evolución de la inteligencia".

Estudio de referencia: https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01303-5

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