¿Cuál es el denominador común entre los pulpos y los cerebros humanos?

Resumen: Los pulpos tienen un repertorio de ARNm enormemente expandido en sus tejidos nerviosos, lo que refleja una evolución similar a la de los vertebrados. Los resultados indican que los miARN juegan un papel importante en el desarrollo de cerebros complejos.

fuente: MDC

Los cefalópodos como los pulpos, las sepias y las sepias son animales muy inteligentes con sistemas nerviosos complejos. En Science Advances, un equipo dirigido por Nicholas Rajewski del Centro Max Delbrück ha demostrado ahora que su desarrollo está vinculado a la expansión exponencial del repertorio de microARN.

Si retrocedemos lo suficiente en la historia evolutiva, nos encontramos con el último ancestro común conocido de los humanos y los cefalópodos: un animal primitivo parecido a un gusano con una inteligencia mínima y manchas simples en los ojos.

Posteriormente, el reino animal se puede dividir en dos grupos de organismos: los que tienen columna vertebral y los que no la tienen.

Mientras que los vertebrados, especialmente otros primates y mamíferos, han desarrollado cerebros grandes y complejos con diversas capacidades cognitivas, los invertebrados no lo han hecho.

Con una excepción: los cefalópodos.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué solo estos moluscos pueden desarrollar un sistema nervioso tan complejo. Ahora, un equipo internacional dirigido por investigadores del Centro Max Delbrück y el Dartmouth College de EE. UU. ha propuesto una posible causa.

En una búsqueda publicada enAvances de la cienciaExplican que los pulpos poseen un repertorio muy ampliado de microARN (miARN) en sus tejidos nerviosos, lo que refleja desarrollos similares que han ocurrido en los vertebrados.»Entonces, ¡esto es lo que nos conecta con el pulpo!», dice el profesor Nikolaus Ragowski, director científico de la Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín en el Centro Max Delbrück (MDC-BIMSB), Jefe de Biología de Sistemas del Laboratorio de Elementos Reguladores de Genes y autor reciente del artículo, explica que este hallazgo probablemente signifique que las micromoléculas juegan un papel esencial en la desarrollo de cerebros complejos.

En 2019, Rajewsky leyó una publicación sobre análisis genéticos realizados en pulpos. Los científicos han descubierto que en estos cefalópodos tiene lugar una gran cantidad de modificaciones del ARN, lo que significa que hacen un uso intensivo de ciertas enzimas que pueden recodificar su ARN.

“Esto me hizo pensar que los pulpos podrían no solo ser buenos para editar, sino que también podrían tener otros trucos de ARN bajo la manga”, recuerda Rajewsky. Y así comenzó una colaboración con la estación de investigación marina Stazione Zoologica Anton Dohrn en Nápoles, que le envió muestras de 18 tipos diferentes de tejido de pulpos muertos.

Los resultados de estos análisis fueron sorprendentes: «De hecho, hubo mucha edición de ARN, pero no en regiones que creemos que son importantes», dice Rajewsky.

El descubrimiento más interesante fue en realidad la espectacular expansión de un conocido grupo de genes de ARN, los microARN. Se encontraron un total de 42 nuevas familias de miARN, específicamente en tejido neural y principalmente en el cerebro.

Dado que estos genes se conservaron a lo largo de la evolución de los cefalópodos, el equipo concluyó que eran claramente beneficiosos para los animales y, por lo tanto, funcionalmente importantes.

Ragowski ha estado investigando las micropartículas durante más de 20 años. En lugar de traducirse en ARN mensajero, que proporciona las instrucciones para la producción de proteínas en la célula, estos genes codifican pequeños fragmentos de ARN que se unen al ARN mensajero y, por lo tanto, influyen en la producción de proteínas.

Estos sitios de unión también se conservaron a lo largo de la evolución de los cefalópodos, otra indicación de que estas nuevas micromoléculas tienen una importancia funcional.

Nuevas familias de microARN

«Esta es la tercera expansión más grande de familias de microARN en el mundo animal y la más grande fuera de los vertebrados», dice el autor principal Grigory Zolotarov, un científico ucraniano que se formó en el laboratorio de Rajewsky en MDC-BIMSB mientras completaba la escuela de medicina en Praga, y más tarde .

«Para darte una idea del tamaño, las almejas, 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 ganado 90!». Las ostras no son exactamente conocidas por su inteligencia, agrega Zolotaroff.

La fascinación de Rajewsky por los pulpos comenzó hace años, durante una visita nocturna al Acuario de la Bahía de Monterey en California. «Vi a esta criatura sentada en el fondo del tanque y pasamos varios minutos, eso pensé, mirándonos».

Mirar un pulpo es muy diferente a mirar un pez, dice: “No es muy científico, pero sus ojos destilan inteligencia”. Los pulpos tienen ojos complejos de «cámara» similares a los humanos.

Desde una perspectiva evolutiva, los pulpos son únicos entre los invertebrados. Tienen un cerebro central y un sistema nervioso periférico, un órgano capaz de actuar de forma independiente. Si el pulpo pierde sus tentáculos, el tentáculo permanece sensible al tacto y puede moverse.

La razón por la que los pulpos son solitarios en el desarrollo de funciones cerebrales tan complejas podría radicar en el hecho de que usan sus brazos con mucha determinación, como herramientas para abrir caparazones, por ejemplo.

Los pulpos también muestran otros signos de inteligencia: son muy curiosos y pueden recordar cosas. También pueden llegar a conocer gente y gustarles más a algunas que a otras.

Los investigadores ahora creen que incluso sueñan, ya que cambian el color y la estructura de la piel mientras duermen.

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“Dicen que si quieres conocer a un extranjero, ve a bucear y hazte amigo de un pulpo”, dice Rajewsky.

Ahora planea unirse a otros investigadores del pulpo para formar una red europea que permitirá mayores intercambios entre científicos. Aunque la comunidad actualmente es pequeña, Rajewsky dice que el interés por los pulpos está creciendo en todo el mundo, incluso entre los investigadores del comportamiento.

Es fascinante, dice, analizar una forma de inteligencia que ha evolucionado de forma completamente independiente a la nuestra. Pero no es fácil: «Si haces pruebas con ellos usando pequeños bocadillos como recompensa, pronto perderán el interés. Al menos, eso es lo que me dicen mis colegas», dice Ragoski.

«Debido a que los pulpos no son organismos modelo típicos, nuestras herramientas biomoleculares han sido muy limitadas», dice Zolotarov. «Así que aún no sabemos exactamente qué tipos de células expresan el nuevo microARN». El equipo de Rajewsky ahora planea aplicar una tecnología desarrollada en el laboratorio de Rajewsky, que hará que las células de los tejidos del pulpo sean visibles a nivel molecular.

Sobre esta noticia de genética y neurociencia evolutiva

autor: Jana Schloter
fuente: MDC
Contacto: Jana Schloter – MDC
imagen: Créditos de imagen a Nir Friedman

Búsqueda original: acceso abierto.
«Los microARN están íntimamente relacionados con la aparición del complejo cerebro del pulpoEscrito por Nicholas Ragowski et al. Avances de la ciencia

Resumen

Los microARN están íntimamente relacionados con la aparición del complejo cerebro del pulpo

Los cefalópodos de cuerpo blando, como los pulpos, son invertebrados excepcionalmente inteligentes con un sistema nervioso muy complejo que evolucionó independientemente de los vertebrados. Dada la edición elevada de ARN en sus tejidos neuronales, planteamos la hipótesis de que la regulación del ARN podría desempeñar un papel clave en el éxito cognitivo de este grupo.

Por lo tanto, hemos caracterizado el ARN mensajero y el ARN pequeño en tres especies de cefalópodos que incluyen 18 tejidos de pulpo común. Mostramos que la principal innovación de ARN de los cefalópodos de cuerpo blando es una expansión del repertorio de genes de microARN (miARN).

Estos miARN evolutivamente nuevos se expresaron principalmente en tejido neural adulto y durante el desarrollo y mantuvieron sitios objetivo funcionales y, por lo tanto, potencialmente funcionales. Las únicas expansiones similares de miRNA, en particular, han ocurrido en vertebrados.

Así, proponemos que las micromoléculas están íntimamente ligadas al desarrollo de cerebros animales complejos.