Imagine una criatura sin esqueleto con tres corazones, con la mayoría de sus casi 500 millones de neuronas distribuidas en ocho brazos tentaculares. Cada brazo puede regenerarse como la mítica Hydra y tiene una mente propia. Sus músculos se endurecen en codos temporales yhombros. Esta criatura tiene la misteriosa capacidad de camuflaje perfecto y decora su guarida con las sobras de su presa.
Tal es la extraña realidad de un pulpo. Los pulpos representan el pináculo de una vía evolutiva alternativa al hombre. Son cefalópodos, un grupo de organismos que incluyen calamares y sepias que descendieron de un ancestro de caracol lento y se activaron, depredadores ingeniosos. Aunque los caracoles modernos, las ostras y otros moluscos han evolucionado por igual a partir de este ancestro común en términos de tiempo, los pulpos de alguna manera adquirieron capacidades aparentemente extraterrestres. El secreto reside en su genoma
Un equipo de investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, la Universidad de Chicago y la Universidad de California, Berkeley han secuenciado y analizado el genoma de una especie de pulpo, convirtiéndolo en el primer cefalópodo en serdecodificados. Publicaron sus hallazgos en Naturaleza . El análisis de todo el genoma fue dirigido en OIST por investigadores de la Unidad de Genética Molecular.
Si bien el genoma del pulpo se asemeja a los de otros invertebrados marinos en muchos aspectos, también reveló características inesperadas que son clave para comprender el origen y la función de su sistema nervioso único. Los cerebros de cefalópodos son elaboraciones del cerebro básico de invertebrados, y tienen un completoorganización diferente a la que se encuentra en los humanos y otros vertebrados. Los cefalópodos surgieron como depredadores en los antiguos océanos hace más de trescientos millones de años. "Ellos fueron los primeros seres inteligentes en el planeta", bromeó el premio Nobel Dr. Sydney Brenner, presidente fundador yDistinguido Profesor de OIST El Prof. Brenner quedó fascinado con la gran sofisticación de su sistema nervioso e inició el Proyecto del Genoma del pulpo como el primero de varios proyectos importantes del genoma que se han convertido en un sello distintivo de la OIST. La complejidad del genoma del pulpo presentó un gran desafío.
El genoma del pulpo codifica varias familias de genes grandes que pueden ser la clave de cómo el animal conecta su cerebro complejo: estas familias de genes están involucradas en la regulación del desarrollo del cerebro en otros animales, pero se expanden enormemente en el pulpo. Su papel detallado,sin embargo, aún se desconoce. Cientos de otros genes que son comunes en los cefalópodos pero desconocidos en otros animales también se encontraron. Algunos de estos están implicados en la piel dinámica de los cefalópodos que permite un camuflaje espectacular. Algunos de los hallazgos del equipo plantean preguntas sobre nuestra comprensión dereorganización genómica a través de la evolución.
Anteriormente se creía que el gran tamaño del genoma del pulpo era el resultado de eventos de duplicación del genoma completo, que también se pueden ver en los genomas de los vertebrados, incluidos los humanos. Tales eventos crean material genético adicional para que la evolución funcione. El pulpoSin embargo, el genoma no muestra evidencia de un evento tan dramático en su historia evolutiva.
Además de los genes reconocibles, vastas franjas del genoma consisten en redes reguladoras que controlan cómo se expresan los genes en las células. En el pulpo, se encontró que casi la mitad del genoma estaba compuesta de elementos móviles llamados transposones, una de las proporciones más altas enel reino animal. Los transposones se replican y se mueven con vida propia, interrumpiendo o mejorando la expresión génica y facilitando la reorganización del orden genético. Los investigadores descubrieron que muchos de ellos son particularmente activos en el sistema nervioso del pulpo.
Los genes que se agrupan en cromosomas en otros animales se dispersaron en el genoma del pulpo, probablemente como resultado de la actividad del transposón. Los genes "Hox", involucrados en el desarrollo embrionario en todos los animales, son un ejemplo particularmente dramático. Aunque agrupados juntosen la mayoría de los animales, incluidos otros moluscos, están dispersos en fragmentos en el pulpo, presumiblemente permitiendo la evolución del versátil plan corporal de cefalópodos.
El análisis del genoma de pulpo secuenciado está lejos de agotarse. El genoma secuenciado también proporciona una referencia para los científicos que estudian los cefalópodos para investigar otras especies de estos animales exóticos. La investigación futura también se relaciona con los genes y la regulación de los cefalópodos relevantes para el desarrollo y funcionamiento delsistema nervioso. Como algunos de esos genes ya están activos en la etapa embrionaria, se puede interferir bioquímicamente en su expresión. Luego, los investigadores pueden estar atentos a las divergencias en el organismo desarrollado.
"Para hacer todo esto, debemos ser capaces de criar animales en el laboratorio y tener una mejor idea de cuál es su comportamiento normal, para que podamos reconocer qué ha cambiado cuando un gen se elimina o se altera. Este es un gran problemaproyecto, del tipo que solo se puede hacer en un entorno multidisciplinario como OIST ", dijo Daniel Rokhsar, jefe de la Unidad de Genética Molecular de OIST.
Los humanos inventaron máquinas voladoras imitando pájaros. Podemos esperar pulpos que inspiren robots que nos den fácil acceso al fondo del océano.
Como humanos, nos gusta pensar que somos únicos en términos evolutivos, pero el pulpo podría revelar que este no es el caso. Una razón por la que el pulpo fascina a los científicos es que su cerebro se organizó para poder llevar a cabo ese complejo increíble y complejotareas sin adoptar los principios del cerebro de los vertebrados. Un examen más detallado determinará si los componentes básicos de su sistema nervioso son tan radicalmente diferentes de los de los vertebrados como nosotros, como lo sugieren las habilidades del pulpo.
Esto no es tan improbable como parece. Incluso si el pulpo evolucionó en un ecosistema completamente diferente, la evolución solo puede tener tantas soluciones a un problema dado. Si de hecho se encuentran similitudes, esto alteraría significativamente nuestra perspectiva sobre la emergenciade la vida en otras partes del universo.
"El pulpo parece tan completamente diferente de todos los demás animales, incluso de aquellos con los que está relacionado, que el zoólogo británico Martin Wells lo llamó famoso alienígena. En ese sentido, se podría decir que nuestro artículo describe el primer genoma secuenciado de un alienígena,"dijo Clifton Ragsdale, profesor asociado de neurobiología y líder del equipo que trabajó en el pulpo en la Universidad de Chicago.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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