Descubren que los pulpos pueden recodificar sus cerebros y aclimatarse cuando tienen frío

Los pulpos se encuentran entre los animales más inteligentes del planeta y algunos de los más extraños. Entre muchas de sus peculiaridades cerebrales se sabe que más de la mitad procesos neuronales están distribuidas en los ocho brazos de los pulpos y calamares (cefalópodos), en lugar de estar contenidas en un cerebro central.

Este nuevo hallazgo fue publicado por un grupo de investigadores el 8 de junio en la revista científica CelPress, estudio donde las anomalías neuronales solo se vuelven más sorprendentes, ya que descubrieron que los pulpos tienen la capacidad de recodificar sus neuronas en respuesta a los cambios de temperatura para que esas células produzcan proteínas diferentes.

Al igual que las personas que eligen su ropa (outfit), para que coincida con la entorno ambiental exterior, los pulpos editan su ARN, que es una molécula genética que lleva las instrucciones del ADN para producir proteínas, los caballos de batalla de las células.

Los investigadores sospechan que esas "ediciones cerebrales" ayudan a los pulpos a adaptarse al calor o al frío cuando cambian las estaciones. Y lo hacen en "un grado extraordinario", dice el coautor principal Joshua Rosenthal, biólogo del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts.

La edición de ARN ocurre cuando una fuerza externa activa ciertas enzimas dentro de las células del cuerpo que luego realizan cambios químicos en el ARN. Dependiendo de los cambios, las células producen diferentes formas o isoformas de proteínas.

Debido a que el ARN es una molécula transitoria, cualquier cambio realizado en la información genética que transporta no será permanente, una característica que, en teoría, lo convierte en una herramienta poderosa para la aclimatación sobre la marcha a las condiciones ambientales cambiantes.

Los investigadores querían hacer un seguimiento de ese trabajo anterior para ver qué factores podrían impulsar la edición del ARN en los cefalópodos. Comenzaron con el cambio de temperatura porque es una condición ambiental directa que fluctúa estacionalmente o incluso diariamente y encontraron un asombroso resultado.

Metodología de la investigación

Se recolectaron una docena de pulpos de dos manchas (Octopus bimaculoides) salvajes de California, una especie cuyo genoma ya ha sido secuenciado. Aclimataron a los animales en tanques que contenían agua tibia o fría. Varias semanas después, los investigadores examinaron alrededor de 60,000 sitios previamente identificados en los genomas de los animales donde las enzimas editan el ARN.

Descubrieron que alrededor de un tercio de esos sitios habían cambiado y que estos cambios ocurrieron rápidamente, en la escala de horas a unos pocos días. "Esperábamos ver aquí y allá algunos sitios que habían cambiado, pero no, esto era algo muy global", dice el coautor principal Eli Eisenberg, físico de la Universidad de Tel Aviv, cuya investigación se centra en el ARN.

Casi todos los cambios fueron inducidos por el frío, encontró el equipo. Y entre esa variaciones estaban los que codificaban clases específicas de proteínas involucradas en las membranas celulares, las funciones de las sinapsis (que transmiten señales neuronales), la autofagia (muerte celular programada) y la unión de calcio (que desempeña varios roles dentro de las neuronas).

Los investigadores confirmaron que las isoformas creadas a través del ARN editado tenían funciones alteradas, pero "todavía no sabemos cómo estos miles de cambios, o algunos de ellos, promueven la adaptación", dice Eisenberg. "La comprensión del efecto global de todos los cambios en el concierto se deja para futuros estudios".

Finalmente, el equipo también recolectó pulpos salvajes, incluida otra especie estrechamente relacionada, el pulpo de dos manchas de Verrill (Octopus bimaculatus), en verano e invierno. Esos individuos, encontraron los investigadores, exhibieron los mismos cambios relacionados con el ARN de seguimiento de la temperatura que los pulpos de dos puntos de California que habían probado en el laboratorio.

Conclusiones sorprendentes

A diferencia de los humanos y otros mamíferos, los pulpos no pueden regular su propia temperatura. Entonces, los investigadores sospechan que la edición del ARN desempeña un papel en la protección de las neuronas de los invertebrados de las fluctuaciones de temperatura. “El organismo elige expresar diferentes isoformas, y cada una es mejor en su propia condición”, dice Eisenberg

“Este trabajo se suma al creciente cuerpo de datos que demuestra que la edición de ARN se puede regular dinámicamente”, agregó. "Si bien el trabajo anterior se ha centrado principalmente en la regulación durante el desarrollo y la enfermedad, este trabajo demuestra que la edición de ARN puede servir como un medio molecular para aclimatar la función de la proteína en respuesta a los cambios ambientales de temperatura".

El equipo de investigación planea continuar con esta línea de estudio investigando factores adicionales que podrían desencadenar cambios en la producción de proteínas, como el pH y los niveles de oxígeno o el entorno social. Gracias a estos nuevos descubrimientos queda un camino abierto para nuevas investigaciones, enfocadas en las grandes capacidades físicas de los pulpos, sin duda un animal marino sorprendente.