Lo que los cerebros de los pulpos revelan sobre los nuestros

Una mirada retrospectiva a la historia de la evolución muestra que los seres humanos y los cefalópodos comparten un antepasado común: un organismo primitivo con forma de gusano.

Los pulpos se consideran muy inteligentes, al menos para ser animales invertebrados. Junto con otros cefalópodos, como las sepias y los calamares, los pulpos tienen los cerebros y sistemas nerviosos más complejos de todos los animales invertebrados. Los investigadores se han preguntado a menudo por qué estos moluscos fueron los únicos que desarrollaron una mayor complejidad neurológica, mientras que este fenómeno es típico de la mayoría de los vertebrados.

Antepasado común del ser humano y del pulpo

Si miramos muy atrás en la historia de la evolución, los seres humanos y los pulpos tienen un antepasado común: una criatura primitiva, parecida a un gusano, con una inteligencia mínima y ojos sencillos. De sus descendientes surgieron más tarde las dos grandes ramas del reino animal: los vertebrados (con columna vertebral) y los invertebrados (sin columna vertebral). Mientras que en los vertebrados se desarrollaron cerebros grandes y complejos con considerables capacidades cognitivas, en los invertebrados no ocurrió lo mismo, con la excepción de los cefalópodos.

Un nuevo estudio de investigadores del Centro Max Delbrück y del Dartmouth College, en Estados Unidos, ha revelado ahora en qué medida los cerebros de los cefalópodos se parecen a los de los vertebrados superiores. Los resultados, publicados en la revista científica Science Advances, muestran que los cefalópodos tienen en su cerebro y en su tejido nervioso una gran variedad de genes que codifican microARN (miARN), lo que coincide con la tendencia observada durante la evolución de los vertebrados.

«Eso es, pues, lo que nos une al pulpo», afirmó el profesor Nikolaus Rajewsky, coautor del estudio. Según él, este hallazgo significa probablemente que los miARN desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de cerebros complejos.

Los microARN, clave de la complejidad

Los miARN, formados por no más de 23 nucleótidos, son pequeñas moléculas de ARN no codificante y de cadena sencilla presentes en las células vegetales y animales. Desempeñan un papel importante en la regulación de la expresión génica, sobre todo porque actúan sobre las moléculas de ARN mensajero e impiden que salgan del núcleo celular para participar en la síntesis de proteínas.

En 2019, el profesor Rajewsky leyó una publicación sobre análisis genéticos realizados en pulpos. Los investigadores habían descubierto que en estos cefalópodos se produce una gran cantidad de edición de ARN, es decir, que hacen un uso intensivo de determinadas enzimas capaces de modificar la codificación de su ARN. «Eso me dio la idea de que los pulpos no solo son buenos editando, sino que quizá también dominen otros trucos con el ARN», explicó Rajewsky.

Inició una colaboración con investigadores de la estación de investigación marina Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles, que le enviaron muestras de 18 tipos distintos de tejido de cefalópodos muertos. El equipo de investigación elaboró un perfil de todas las moléculas de ARN pequeñas presentes en esos tejidos y constató que el número de moléculas de miARN ha aumentado considerablemente en comparación con otros invertebrados. En concreto, en los tejidos de los cefalópodos había 42 nuevas familias de genes que codifican miARN.

90 nuevas familias de microARN en los pulpos

«Esta es la tercera mayor expansión de familias de microARN en la Fauna y la mayor fuera de los vertebrados», afirmó el autor principal del estudio, el Dr. Grygoriy Zolotarov. «Para que se hagan una idea de la magnitud: las ostras, que también son moluscos, solo han adquirido cinco nuevas familias de microARN desde el último ancestro que compartieron con los pulpos, ¡mientras que los pulpos han adquirido 90!». Las ostras, añade Zolotarov, «no son precisamente conocidas por su inteligencia».

Por el momento se desconocen el origen y la presión selectiva que dieron lugar a estos nuevos genes de miARN. Dado que se conservaron durante la evolución de los cefalópodos, el equipo llegó a la conclusión de que resultan claramente ventajosos para estos animales y, por tanto, son funcionalmente importantes. Otros análisis de células embrionarias de cefalópodos en fase tardía mostraron que muchos de estos nuevos miARN se expresaban durante el desarrollo sobre todo en células y tejidos nerviosos.

Los resultados del equipo sugieren que los cefalópodos desarrollaron una mayor complejidad cerebral de la misma manera que los cerebros de los vertebrados, empleando muchos más miARN reguladores para controlar la actividad génica. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para comprender con exactitud cómo funcionan las moléculas de miARN y qué hacen durante el desarrollo neuronal.

«Como los pulpos no son organismos modelo típicos, nuestras herramientas de biología molecular eran muy limitadas», explica el Dr. Zolotarov. Por tanto, aún no se sabe con exactitud qué tipos de células expresan los nuevos microARN. Los investigadores planean ahora aplicar una técnica desarrollada en el laboratorio de Rajewsky que permitirá visualizar a nivel molecular las células del tejido de los cefalópodos.