¿En qué se parecen los pulpos y los cerebros humanos?

Un equipo de investigadores alemanes y estadounidenses ha demostrado que la evolución del cerebro de los pulpos está vinculada a una espectacular expansión de su repertorio de microARN.

Los cefalópodos, como los pulpos, los calamares y las sepias, son animales muy inteligentes con sistemas nerviosos complejos. El nuevo estudio que publica en la revista 'Science Advances'.

Si nos remontamos lo suficiente en la historia evolutiva, 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 unos ojos simples. Posteriormente, el reino animal puede dividirse en dos grupos de organismos: los que tienen columna vertebral y los que no.

Mientras que los vertebrados, sobre todo los primates y otros mamíferos, llegaron a desarrollar cerebros grandes y complejos con diversas capacidades cognitivas, los invertebrados no salvo los cefalópodos.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué un sistema nervioso tan complejo sólo pudo desarrollarse en estos moluscos. Ahora, un equipo internacional dirigido por investigadores del Centro Max Delbrück y del Dartmouth College de Estados Unidos ha expuesto una posible razón. Según explican, los pulpos poseen un repertorio masivamente ampliado de microARN (miARN) en su tejido neural, lo que refleja desarrollos similares ocurridos en los vertebrados.

"Esto es lo que nos une a los pulpos", afirma en un comunicado el profesor Nikolaus Rajewsky, director científico del Instituto de Biología de Sistemas Médicos del Centro Max Delbrück (MDC-BIMSB), jefe del laboratorio de Biología de Sistemas de Elementos Reguladores de Genes y último autor del artículo, quien explica que este hallazgo probablemente signifique que los miARN desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de cerebros complejos.

En 2019, Rajewsky leyó una publicación sobre análisis genéticos realizados en pulpos. Los científicos habían descubierto que en estos cefalópodos se produce una gran cantidad de edición de ARN -lo que significa que hacen un amplio uso de ciertas enzimas que pueden recodificar su ARN-. "Esto me hizo pensar que los pulpos no sólo son buenos en la edición, sino que también podrían tener otros trucos de ARN en la manga", recuerda Rajewsky.

Y así comenzó una colaboración con la estación de investigación marina Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles (Italia), que le envió muestras de 18 tipos de tejidos diferentes de pulpos muertos.

Los resultados de estos análisis, según recuerda, fueron sorprendentes. "Efectivamente, había mucha edición de ARN, pero no en las zonas que consideramos de interés", explica Rajewsky. El descubrimiento más interesante fue, de hecho, la espectacular expansión de un grupo de genes de ARN muy conocido, los microARN. Se encontraron un total de 42 nuevas familias de miARN, concretamente en el tejido neural y sobre todo en el cerebro. Dado que estos genes se conservaron durante la evolución de los cefalópodos, el equipo concluye que fueron claramente beneficiosos para los animales y que, por tanto, son funcionalmente importantes.

Rajewsky lleva más de 20 años investigando los miARN. En lugar de traducirse en ARN mensajeros, que dan las instrucciones para la producción de proteínas en la célula, estos genes codifican pequeños trozos de ARN que se unen al ARN mensajero e influyen así en la producción de proteínas. Estos sitios de unión también se conservaron a lo largo de la evolución de los cefalópodos, otro indicio de la importancia funcional de estos nuevos miARN.

"Se trata de la tercera mayor expansión de familias de microARN en el mundo animal, y la mayor fuera de los vertebrados --afirma el autor principal, el doctor Grygoriy Zolotarov, un científico ucraniano que hizo prácticas en el laboratorio de Rajewsky en el MDC-BIMSB mientras terminaba sus estudios de medicina en Praga (República Checa)--. Para que se hagan una idea de la escala, las ostras, que también son moluscos, han adquirido sólo cinco nuevas familias de microARN desde los últimos ancestros que compartían con los pulpos, mientras que los pulpos han adquirido 90". Las ostras, recuerda Zolotarov, no son precisamente conocidas por su inteligencia.

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, o así lo creí, mirándonos". Según comenta, mirar a un pulpo es muy diferente a mirar a un pez: "No es muy científico, pero sus ojos desprenden una sensación de inteligencia". Los pulpos tienen ojos de "cámara" de complejidad similar a la de los humanos.

Desde una perspectiva evolutiva, los pulpos son únicos entre los invertebrados. Tienen tanto un cerebro central como un sistema nervioso periférico, capaz de actuar de forma independiente. Si un pulpo pierde un tentáculo, éste sigue siendo sensible al tacto y puede seguir moviéndose.

La razón por la que los pulpos son los únicos que han desarrollado funciones cerebrales tan complejas podría residir en el hecho de que utilizan sus brazos con mucha intención, como herramientas para abrir conchas, por ejemplo.

Los pulpos también muestran otros signos de inteligencia: son muy curiosos y pueden recordar cosas. También pueden reconocer a las personas y, de hecho, les gustan más unas que otras. Los investigadores creen ahora que incluso sueñan, ya que cambian su color y las estructuras de su piel mientras duermen.

"Dicen que si quieres conocer a un alienígena, ve a bucear y hazte amigo de un pulpo", dice Rajewsky. Ahora está planeando unir fuerzas con otros investigadores de pulpos para formar una red europea que permita un mayor intercambio entre los científicos.

Aunque la comunidad es actualmente pequeña, Rajewsky dice que el interés por los pulpos está creciendo en todo el mundo, incluso entre los investigadores del comportamiento. Dice que es fascinante analizar una forma de inteligencia que se desarrolló de forma totalmente independiente a la nuestra.

Pero no es fácil: "Si se hacen pruebas con ellos utilizando pequeños aperitivos como recompensa, pronto pierden el interés. Al menos, eso es lo que me dicen mis colegas", dice Rajewsky.

"Como los pulpos no son los típicos organismos modelo, nuestras herramientas de biología molecular eran muy limitadas --reconoce Zolotarov--. Así que todavía no sabemos exactamente qué tipos de células expresan los nuevos microARN". El equipo de Rajewsky planea ahora aplicar una técnica, desarrollada en el laboratorio de Rajewsky, que hará visibles las células del tejido del pulpo a nivel molecular.