El origen de la gran inteligencia del pulpo y su parecido molecular con el cerebro humano

El pulpo es un organismo excepcional con un cerebro extremadamente complejo y capacidades cognitivas únicas entre los invertebrados. Sin embargo, en cierto modo este animal tiene más en común con los vertebrados. Eso sí, la razón evolutiva de su inteligencia y los mecanismos moleculares que la determinan siguen siendo objeto de investigación.

Un nuevo estudio, publicado en la revista BMC Biology, revela que la complejidad neuronal y cognitiva del pulpo podría tener su origen en una analogía molecular con el cerebro humano. El trabajo es fruto de la colaboración entre la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados (SISSA) de Trieste, la Estación Zoológica Anton Dohrn de Nápoles (SZN) y el Instituto Italiano de Tecnología de Genova (IIT).

La clave: los genes saltarines

La secuenciación del genoma humano reveló en 2001 que más del 45% está compuesto por secuencias llamadas transposones. Conocidos como 'genes saltarines', se trata de secuencias de ADN capaces de moverse de un punto a otro del genoma: a través de mecanismos moleculares de 'copiar y pegar' o 'cortar y pegar' pueden duplicarse o entremezclarse.

Los 'genes saltarines', son secuencias de ADN capaces de moverse de un punto a otro del genoma

En la mayoría de los casos, estos elementos móviles están inactivos. A veces, porque a lo largo de generaciones han acumulado mutaciones que han eliminado su capacidad de trasladarse, otras veces porque aunque su secuencia esté intacta la célula aplica mecanismos de protección que los bloquean e inhabilitan su capacidad de moverse.

La investigación muestra que los mismos 'genes saltarines' están activos tanto en el cerebro humano como en el mismo órgano de dos especies de este invertebrado: Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo californiano. Según los expertos, este descubrimiento podría ayudar a entender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes organismos.

"Ya se sabía que el genoma del pulpo es rico en transposones, pero nunca se había encontrado un elemento potencialmente activo en estos animales", afirma a SINC Remo Sanges, director del laboratorio de Genómica Computacional de la SISSA.

Los transposones y su relación con la memoria

Entre los diferentes tipos de transposones existentes, los más representados en el genoma humano son los que pertenecen a la familia denominada 'LINE', Elementos Nucleares Largos Intercalados (de Long Interspersed Nuclear Elements, en inglés).

El hipocampo es la estructura más importante de nuestro cerebro para el control neuronal de los procesos de aprendizaje

Tradicionalmente se pensaba que la actividad de los LINE era solo un vestigio del pasado, una herencia de los procesos evolutivos que involucraron a estos elementos móviles. Pero en los últimos años han surgido nuevas evidencias que muestran que en el cerebro humano la actividad de los LINE está finamente regulada.

De hecho, son particularmente activos en el hipocampo, la estructura más importante de nuestro cerebro para el control neuronal de los procesos de aprendizaje. Esta evidencia ha llevado a muchos científicos a creer que están asociados con habilidades cognitivas como la memoria.

Centrándose en aquellos transposones aún capaces de 'copiar y pegar', los investigadores han identificado un elemento de la familia LINE en partes del cerebro que son cruciales para las capacidades cognitivas de estos animales.

Un hallazgo significativo

El descubrimiento ha sido posible gracias a técnicas de secuenciación del genoma de última generación (next generation sequencing), que han permitido analizar la composición molecular de los transposones activos en el sistema nervioso del pulpo.

Las técnicas de secuenciación permiten analizar la composición molecular de los transposones activos

"El hallazgo de un elemento de la familia LINE activo en el cerebro de las dos especies de pulpos estudiadas es muy significativo y da apoyo a la idea de que estos elementos tienen una función específica que va más allá de 'copiar y pegar'", añade Sanges.

"El lóbulo vertical es la estructura del cerebro que en el pulpo es la sede del aprendizaje y las capacidades cognitivas, al igual que el hipocampo en humanos", explica Giovanna Ponte, de la Estación Zoológica Anton Dohrn. "Literalmente salté sobre la silla cuando, bajo el microscopio, vi una señal muy fuerte de actividad de este elemento LINE en esta área", continúa.

"El pulpo y el ser humano son los únicos organismos en los cuales se ha observado expresión de elementos LINE en los lóbulos cerebrales que controlan las capacidades cognitivas", indica, por su parte, Sanges.

Graziano Fiorito: "El cerebro del pulpo es funcionalmente análogo en muchas de sus características al de los mamíferos"

Según Stefano Gustincich, del Instituto Italiano de Tecnología, y Giuseppe Petrosino, de la Estación Zoológica Anton Dohrn, "esta similitud entre el hombre y el pulpo que muestra la actividad de un elemento LINE en el origen de las capacidades cognitivas podría explicarse como un ejemplo fascinante de evolución convergente, un fenómeno por el cual, en dos especies genéticamente distantes, se desarrolla el mismo proceso molecular de manera independiente, en respuesta a necesidades similares".

"El cerebro del pulpo es funcionalmente análogo en muchas de sus características al de los mamíferos", subraya Graziano Fiorito, director del Departamento de Biología y Evolución de los Organismos Marinos de la Estación Zoológica napolitana. "El elemento LINE identificado representa un candidato muy interesante a estudiar para mejorar nuestro conocimiento sobre la evolución de la inteligencia", concluye.