El cerebro de pulpo y el cerebro humano comparten los mismos ‘genes de salto’
El pulpo es un organismo excepcional con un cerebro extremadamente complejo y habilidades 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 provenir de una analogía molecular con el cerebro humano, como se descubrió en un artículo de investigación publicado recientemente en BMC Biology y coordinado por Remo Sanges de SISSA en Trieste y por Graziano Fiorito de Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles. . La investigación muestra que los mismos «genes saltadores» están activos tanto en el cerebro humano como en los cerebros de dos especies, Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo de California. Un descubrimiento que podría ayudarnos a entender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes organismos.
La secuenciación del genoma humano reveló ya en 2001 que más del 45% del mismo está compuesto por secuencias denominadas transposones, «genes saltadores» que, mediante mecanismos moleculares de copiar-pegar o cortar-pegar, pueden «moverse» desde un punto de el genoma de un individuo a otro, mezclando o duplicando. En la mayoría de los casos, estas partes móviles permanecen silenciosas: no tienen ningún efecto visible 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 una perspectiva evolutiva, incluso estos fragmentos y copias rotas de transposones aún 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 unas cien copias en el genoma humano y aún potencialmente activos. Tradicionalmente, la actividad de los LINE era solo un remanente del pasado, un vestigio de los procesos evolutivos que involucran a estos elementos móviles, pero en los últimos años ha surgido nueva evidencia que muestra que su actividad está finamente regulada en el cerebro. Muchos científicos 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.
El genoma del pulpo, como el nuestro, es rico en «genes saltadores», la mayoría de los cuales están inactivos. Al centrarse en los transposones que todavía pueden copiar y pegar, los investigadores identificaron a un miembro 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 de genes moleculares activos en el sistema nervioso del pulpo.
“El descubrimiento de un elemento de la familia LINE, activo en el cerebro de ambas especies de pulpo, 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, quien comenzó a trabajar en este proyecto cuando era investigador en la Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles. El estudio, publicado en BMC Biology, fue realizado por un equipo internacional de 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 el asiento de las capacidades de aprendizaje y 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 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 Organismos Marinos en Stazione Zoologica Anton Dohrn. «También por esta razón, el elemento LINE identificado representa un candidato muy interesante para estudiar y mejorar nuestro conocimiento sobre la evolución de la inteligencia».
