EL CEREBRO DEL PULPO ¿en qué se parece al humano?

Los cerebros de los pulpos pueden haberse vuelto complejos de la misma forma que los cerebros humanos. El profesor Nikolaus Rajewsky, del Max Delbrück Center de Medicina Molecular, habla de inteligencia alta de los pulpos. Su fascinación por el pulpo empezó en una visita nocturna al Acuario de la Bahía de Monterrey, en California. «Vi a esta criatura sentada en el fondo del tanque y pasamos varios minutos mirándonos».

En principio no nos gustan las notas de prensa. A menudo están escritas por agencias que a las 9 hablan de zapatos, a las 11 de coches y a las 12,30 de pasta rellena. Pero hemos dado con una nota de prensa fascinante, que ha redactado la microbióloga clínica Catarina Pietschmann para el Max Delbrück Center de Berlín. Y no queremos privarte de los detalles, así que prescindimos de editarla y seremos más fieles.

Cerebro de vertebrados e invertebrados

En resumen diríamos que un estudio de la actividad del ARN -un tipo de material genético- en los pulpos sugiere que su cerebro evolucionó hacia una mayor complejidad del mismo modo que lo hicieron los cerebros de los vertebrados. O sea, utilizando muchos más ARN reguladores, los microARN o miARN, que podría permitirles generar más tipos de neuronas, un tejido más completo.

Una frase concluyente del estudio, publicada en Science Advances, afirma: «Concluimos que la principal innovación de ARN de los cefalópodos de cuerpo blando es una expansión masiva del repertorio genético de miARN».

Qué tienen en común el cerebro del pulpo y del humano

Los cefalópodos, como pulpos, calamares y sepias, son animales muy inteligentes con sistemas nerviosos complejos.

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

Los cefalópodos, invertebrados de cerebro grande

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, desarrollaron cerebros grandes y complejos con diversas capacidades cognitivas, los invertebrados no. Con una excepción: los cefalópodos.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué un sistema nervioso tan complejo pudo desarrollarse sólo en estos moluscos y no en otros. Ahora, un equipo internacional dirigido por investigadores del Centro Max Delbrück y el Dartmouth College de Estados Unidos ha expuesto una posible razón.

Complejos como los vertebrados

En un artículo publicado en «Science Advances», explican que los pulpos poseen un repertorio masivamente ampliado de miARN en su tejido neuronal, lo que refleja desarrollos similares ocurridos en vertebrados. «Esto es lo que nos conecta con los pulpos», afirma el profesor Nikolaus Rajewsky, director científico del Instituto de Biología de Sistemas Médicos del Centro Max Delbrück de Berlín (MDC-BIMSB), jefe del laboratorio de Biología de Sistemas de Elementos Reguladores de Genes y último autor del artículo.

Explica que este hallazgo significa probablemente que los miARN desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de cerebros complejos.

Rajewsky y los pulpos

En 2019, Rajewsky leyó una publicación sobre análisis genéticos realizados en pulpos. Los científicos habían descubierto que en estos cefalópodos se produce mucha edición de ARN, lo que significa que hacen un uso extensivo de ciertas enzimas que pueden recodificar su ARN. «Esto me hizo pensar que los pulpos no sólo eran buenos editando, sino que también podían 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, que le envió muestras de 18 tipos diferentes de tejidos de pulpos muertos.

Todo un archivo de miARN

Los resultados de estos análisis fueron sorprendentes: «Efectivamente, había mucha edición de ARN, pero no en las áreas que consideramos de interés», afirma Rajewsky. El descubrimiento más interesante fue, de hecho, la espectacular expansión de un conocido grupo de genes de ARN, los miARN.

En total se encontraron 42 nuevas familias de miARN, concretamente en el tejido neuronal 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 fragmentos de ARN que se unen al ARN mensajero e influyen así en la producción de proteínas.

Estos sitios de unión también se han conservado a lo largo de la evolución de los cefalópodos, otro indicio de la importancia funcional de estos nuevos miARN.

Nuevas familias de microARN

«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, y más tarde.

«Para hacerse una idea de la escala, las ostras, que también son moluscos, han adquirido sólo cinco nuevas familias de microARN desde los últimos ancestros que compartieron con los pulpos… ¡mientras que los pulpos han adquirido 90!». Las ostras, añade Zolotarov, no son precisamente conocidas por su inteligencia.

La mirada del pulpo que marcó a Rajewsky

La fascinación de Rajewsky por los pulpos empezó hace años, durante una visita nocturna al Acuario de la Bahía de Monterrey, en California. «Vi a esta criatura sentada en el fondo del tanque y pasamos varios minutos mirándonos». Dice que 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 «cámara» de complejidad similar a la de los humanos.

Un animal único entre los invertebrados

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.

«Para hacerse una idea de la escala, las ostras, que también son moluscos, han adquirido sólo cinco nuevas familias de microARN… ¡mientras que los pulpos han adquirido 90!»

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 de forma muy intencionada, 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, algunas les gustan más que otras. Los investigadores creen que incluso sueñan, ya que cambian de color y de estructura de la piel mientras duermen.

El pulpo, como un extraterrestre

«Dicen que si quieres conocer a un extraterrestre, bucea y hazte amigo de un pulpo», afirma Rajewsky. Ahora planea unir fuerzas con otros investigadores de pulpos para formar una red europea que permita un mayor intercambio entre los científicos. Aunque actualmente la comunidad es pequeña, Rajewsky afirma que el interés por los pulpos está creciendo en todo el mundo. Incluso entre los investigadores del comportamiento.

Planes para una nueva técnica de estudio

«Como los pulpos no son organismos modelo típicos, nuestras herramientas de biología molecular eran muy limitadas», dice Zolotarov. «Así que aún 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 a nivel molecular las células del tejido del pulpo.

Edición de BE OnLoop y nota de prensa de Catarina Pietschmann para el Max Delbrück Center