Los pulpos son algunos de los animales más inteligentes del planeta y también algunos de los más extraños. Tienen la misma cantidad de neuronas que los perros, pero más de la mitad de estas células se distribuyen en los ocho brazos del cefalópodo resbaladizo, en lugar de en el cerebro central.
Como informaron los investigadores el 8 de junio celúla, Las anomalías neurológicas solo se vuelven más y más raras a partir de ahora. Y descubrieron que los pulpos tienen la capacidad recodificar sus neuronas En respuesta a los cambios de temperatura, estas células producen diversas proteínas. Al igual que los humanos ajustando su ropa al clima exterior, los pulpos editan su molécula de ARN, la molécula genética que lleva las instrucciones del ADN para producir proteínas, las unidades de trabajo en las células. Los investigadores creen que estas «adaptaciones cerebrales» ayudan a los pulpos a adaptarse al calor o al frío cuando cambian las estaciones. Hacen esto en un «grado extraordinario», dice el coautor Joshua Rosenthal, biólogo del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts.
La modificación del ARN ocurre cuando una fuerza externa activa ciertas enzimas en las células del cuerpo, que luego realizan cambios químicos en el ARN. Dependiendo de los cambios, las células producen diferentes formas o formas de proteínas. Debido a que el ARN es una molécula transitoria, los cambios que realiza en la información genética que transporta no serán permanentes, una propiedad que teóricamente lo convierte en una herramienta poderosa para adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.
La modificación del ARN afecta la producción de proteínas en menos del 3 por ciento de los genes en humanos, mientras que Rosenthal y sus colegas encontraron previamente que Todo tipo de cefalópodos avanzadosEs decir, todos los cefalópodos excepto Nautilus pueden recodificar la mayoría de las proteínas neuronales.
Los investigadores querían hacer un seguimiento de este trabajo anterior para ver qué factores podrían modificar el ARN en los cefalópodos. Comienza con el cambio de temperatura porque es una condición ambiental directa que fluctúa estacionalmente o incluso diariamente.
Por primera vez, los científicos han recolectado docenas de pulpos salvajes de California de dos puntos (pulpo bimaculoides), una especie cuyo genoma ya ha sido secuenciado. Los animales estaban acostumbrados a tanques que contenían agua fría o caliente. Unas semanas más tarde, los investigadores observaron alrededor de 60.000 sitios previamente identificados en el genoma del animal donde las enzimas modifican el ARN. Descubrieron que alrededor de un tercio de los sitios habían cambiado y que esos cambios se extendieron rápidamente, de horas a unos pocos días. «Esperábamos ver cambios en algunos lugares aquí y allá, pero no, es algo muy global», dijo el coautor Eli Eisenberg, físico de la Universidad de Tel Aviv cuya investigación se centra en el ARN.
El equipo encontró que casi todos los cambios fueron causados por el frío. Estos cambios incluyeron aquellos que codifican clases específicas de proteínas involucradas en las membranas celulares, las funciones de las sinapsis (que transmiten señales nerviosas), 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 por el ARN modificado cambiaron sus funciones, pero «todavía no sabemos cómo promueven estos miles de cambios, o cómo algunos de ellos promueven la adaptación», dice Eisenberg. «La comprensión del impacto global de estos cambios rituales se deja para futuros estudios».
Finalmente, el equipo también recolectó pulpos salvajes, incluida otra especie estrechamente relacionada, el pulpo de dos puntos de Ferrell (pulpo bimaculatus) – en verano e invierno. Los investigadores encontraron que estos individuos mostraron los mismos cambios relacionados con el seguimiento de la temperatura relacionados con el ARN que los pólipos de dos puntos de California que probaron en el laboratorio.
A diferencia de los humanos y otros mamíferos, los pulpos no pueden regular su propia temperatura. Por lo tanto, los investigadores sospechan que la edición del ARN desempeña un papel en la protección de las neuronas de los invertebrados frente a las fluctuaciones de temperatura. “El organismo elige expresar diferentes isoformas, y cada una es mejor en su propia situación”, dice Eisenberg. «No hay ningún ejemplo de que esto suceda en los mamíferos».
Heather Hundley, bióloga de la Universidad de Indiana en Bloomington que no participó en la investigación, calificó el nuevo artículo como «una verdadera potencia».
«Este trabajo se suma al creciente cuerpo de datos que muestra que la edición de ARN se puede regular dinámicamente», agrega. «Si bien el trabajo anterior se centró principalmente en la regulación durante el desarrollo y la enfermedad, este trabajo demuestra que la edición de ARN puede servir como un método molecular para adaptar la función de la proteína en respuesta a los cambios ambientales de temperatura».
Rosenthal, Eisenberg y sus colegas planean continuar con este tipo de estudio examinando factores adicionales que pueden conducir a cambios en la producción de proteínas, como el pH y los niveles de oxígeno o el entorno social. «¿Qué tan amplia es esta adaptabilidad a través de la edición de ARN?» dice Rosenthal. «Todavía tenemos mucho trabajo interesante por delante».