El cerebro de los pulpos y de otros cefalópodos debe su notable complejidad a una antigua reorganización de su estructura cromosómica, según determinó una investigación de la Universidad de Viena publicada en la revista Nature Communications. Los expertos descubrieron que el plegamiento tridimensional del ADN permitió la aparición de redes de regulación genética sumamente sofisticadas.
Esta arquitectura interna explica por qué estos invertebrados cuentan con destrezas cognitivas avanzadas, como resolver problemas o camuflarse en fracciones de segundo. La causa fundamental no reside en la creación de genes aislados, sino en cómo estos se aproximan físicamente dentro del núcleo celular mediante bucles de cromatina.
La arquitectura del genoma y los bucles de cromatina
El estudio analizó muestras del calamar Euprymna scolopes, la sepia Sepia officinalis y el pulpo Octopus bimaculoides para comparar su material genético. Los investigadores identificaron que los grandes bloques estructurales de la cromatina permanecieron estables durante millones de años, mientras que las uniones menores demostraron un comportamiento altamente dinámico.
Estas conexiones más pequeñas, denominadas bucles de cromatina, acercan secuencias distantes de ADN para modular la actividad de genes específicos según el órgano o la etapa de desarrollo. En los tejidos nerviosos del pulpo Octopus bimaculoides, la cantidad de estos enlaces resultó considerablemente mayor en comparación con sus órganos internos, lo que sostiene las altas exigencias del cerebro de los pulpos.
Pruebas de laboratorio mediante edición genética
Para verificar el rol funcional de estas conexiones, el equipo científico utilizó la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 en embriones del calamar Euprymna berryi. En el procedimiento se extirpó una región de mil pares de bases situada en un intrón del gen Quaking B, involucrado directamente en la formación del sistema nervioso.
Los ejemplares modificados presentaron notorios retrasos en su crecimiento. Entre un tercio y dos tercios de los embriones desarrollaron anomalías morfológicas severas en sus lóbulos ópticos, además de registrar extremidades reducidas o ausentes. Asimismo, la intervención alteró la activación de genes situados a millones de pares de bases de distancia, confirmando la interdependencia del sistema.
Diferencias evolutivas entre especies y linajes
El análisis también permitió comprobar marcadas divergencias entre los dos principales grupos de cefalópodos coleoideos. El linaje de los octopodiformes evidenció una historia marcada por fusiones cromosómicas más intensas que la observada en calamares y sepias, generando bucles de cromatina con un tamaño mediano de 2,9 millones de pares de bases.
Este fenómeno, bautizado por los autores como enredo regulatorio, entrelazó fuertemente el genoma de los pulpos. Aunque esta configuración confirió capacidades neuronales extraordinarias al cerebro de los pulpos, también generó restricciones estructurales que frenaron la expansión de su tamaño genómico frente a otros cefalópodos.
Datos clave
- Reorganización cromosómica: La estructura tridimensional del ADN impulsó la complejidad del sistema nervioso en cefalópodos.
- Impacto funcional comprobado: La supresión de fragmentos clave con CRISPR-Cas9 provocó anomalías en el cerebro y extremidades de embriones.
- Mayor enredo en pulpos: El pulpo Octopus bimaculoides posee bucles genéticos de 2,9 millones de pares de bases, casi el doble que calamares y sepias.
- Límites evolutivos: El entrelazamiento genético restringió el crecimiento del genoma en los pulpos, a diferencia de otros moluscos marinos.
