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El cerebro de pulpo y el cerebro humano comparten los mismos «genes de salto»

La complejidad neuronal y cognitiva de estos animales podría tener su origen en una analogía molecular con el cerebro humano, según un nuevo estudio.

Crédito: Vlad Min.

La investigación muestra que los mismos «genes saltarines» están activos tanto en el cerebro humano como en el cerebro de dos especies, Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo californiano.

La secuenciación del genoma humano reveló ya en 2001 que más del 45 % está compuesto por secuencias llamadas transposones —coloquialmente llamados «genes saltarines»— que, a través de mecanismos moleculares de copiar y pegar o cortar y pegar, pueden «moverse» de un punto a otro del genoma de un individuo, reorganizando o duplicándose. 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.

El pulpo común o pulpo de roca (Octopus vulgaris) es una especie de molusco cefalópodo octópodo de la familia Octopodidae. Vive en el mar Mediterráneo, así como en el Atlántico oriental.

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.

El genoma del pulpo, como el nuestro, es rico en «genes saltarines», la mayoría de los cuales están inactivos. Ahora, 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 hallazgo, 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.

Identificación de retrotransposones LINE y ARN largos no codificantes expresados en el cerebro del pulpo. Crédito: Giuseppe Petrosino et al.

«El descubrimiento de un elemento de la familia LINE, activo en el cerebro de las dos especies de pulpos, es muy significativo porque da soporte a la idea de que estos elementos tienen una función específica que va más allá de copiar y pegar», explicó 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.

«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 la sede del aprendizaje y las capacidades cognitivas, al igual que el hipocampo en humanos», agregó Giovanna Ponte de Stazione Zoologica Anton Dohrn.

Según los investigadores, esta similitud entre el hombre y el pulpo que muestra la actividad de un elemento LINE en el asiento de las habilidades 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», señaló 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».

El estudio, publicado en BMC Biology, fue realizado por un equipo internacional con más de veinte investigadores de todo el mundo.

Fuente: Phys.org. Edición: MP.

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