Los genes saltarines resuelven acertijos de pulpos y dragones marinos

Los genes saltarines pueden explicar la inteligencia del pulpo
Los genes saltarines ayudan a explicar la inteligencia del pulpo (Morten Brekkevold)

genes saltadores, aka Los transposones pueden resultar desconocidos para la mayoría de nosotros, pero aparecen en dos estudios recientes relacionados con criaturas marinas apreciadas por los buceadores (pulpos y dragones marinos) y podrían explicar algunos de los misterios que rodean a estas criaturas.

Un transposón es una secuencia de ADN que tiene la capacidad de moverse dentro de un genoma, el conjunto de instrucciones de ADN que se encuentran en una célula. Los transposones pueden mezclarse o duplicarse mediante mecanismos moleculares de copiar y pegar o incluso de cortar y pegar, y pueden causar cambios genéticos rápidos cuando se insertan en el medio o cerca de un gen, impidiendo que ese gen funcione normalmente. 

Los transposones constituyen el 45% del genoma del cerebro humano, pero ahora se han encontrado por primera vez en el cerebro de un invertebrado, el pulpo – y eso podría explicar su probado alto nivel de inteligencia.

El estudio fue realizado por un equipo internacional de 20 investigadores coordinado por Remo Sanges de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) en Trieste y Graziano Fiorito de la Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) en Nápoles. 

El cerebro "extremadamente complejo" y las capacidades cognitivas de los pulpos son únicos entre los invertebrados, dicen los científicos, y consideran que los genes saltarines son la clave de esta complejidad similar a la de los vertebrados después de encontrarlos en los cerebros de los pulpos comunes. pulpo (Pulpo vulgaris) y californiano pulpo (Pulpo bimaculoides).

Al igual que en los humanos, algunos transposones están inactivos porque han acumulado mutaciones a lo largo del tiempo, mientras que otros, aunque intactos, están bloqueados por mecanismos de defensa celular, aunque incluso fragmentos y copias rotas de transposones pueden proporcionar materia prima para la evolución, dicen los investigadores. 

Los transposones más relevantes, conocidos como elementos nucleares intercalados largos (LINE), siguen potencialmente activos. Anteriormente se pensaba que no eran más que vestigios del pasado lejano, pero investigaciones recientes han revelado que la actividad de LINE está finamente regulada en el cerebro, particularmente en el área del hipocampo, y podría estar asociada con habilidades cognitivas como el aprendizaje y la memoria. 

El genoma del pulpo es rico en transposones. La mayoría están inactivos, pero al utilizar las últimas técnicas de secuenciación para centrarse en aquellos que aún son capaces de copiar y pegar, los investigadores identificaron un elemento de la familia LINE en partes del cerebro del pulpo cruciales para las capacidades cognitivas. 

“Literalmente salté sobre la silla cuando, bajo el microscopio, vi una señal muy fuerte de actividad de este elemento en el lóbulo vertical, la estructura del cerebro que en el pulpo es la sede del aprendizaje y las capacidades cognitivas, al igual que el hipocampo en humanos”, dijo Giovanna Ponte de SZAD. 

“El descubrimiento de un elemento de la familia LINE activo en el cerebro de las dos especies de pulpos es muy significativo, porque respalda la idea de que estos elementos tienen una función específica que va más allá de copiar y pegar”, dijo Sanges. El estudio se publica en Biología BMC.

El dragón marino se ve

Dragón de mar frondoso
Dragón de mar frondoso (Lecates)

En el caso de los dragones marinos, que se encuentran en estado salvaje sólo en Australia, los transposones podrían explicar esas miradas distintivas tan apreciadas por los fotógrafos submarinos, según científicos de la Universidad de Oregón. 

Al secuenciar los genomas de las variedades de dragón marino, tanto malezas como frondosas, los científicos descubrieron que faltaba un grupo clave de genes que en otros vertebrados dirigen el desarrollo de la cara, los dientes, los apéndices y partes del sistema nervioso. 

"Los dragones marinos son bichos raros en un grupo de peces que ya son raros", observó el asistente de investigación, el profesor Clay Small, refiriéndose a sus parientes cercanos en el Syngnathidae familia, caballitos de mar y peces pipa. 

"Hay mucho interés en cuán maleables a la evolución son cosas como la cabeza y la cara", dijo la investigadora asociada principal Susie Bassham, quien codirigió el estudio con Small. "Y los dragones marinos pueden ser buenos estudios de caso para ese tipo de preguntas debido a las diferencias extremas que han evolucionado con bastante rapidez". Junto con los caballitos de mar y los peces pipa, se separaron hace unos 50 millones de años, dijo, "lo cual es relativamente reciente según los estándares evolutivos".

Al obtener un acceso poco común a muestras de tejido a través del Acuario Birch en Scripps Research y el Acuario de Tennessee, los investigadores analizaron las secuencias genéticas de los dragones marinos y las de los caballitos de mar y los peces pipa. En comparación con los peces óseos como el pez cebra y los espinosos, todos los Syngnathidae Les faltaban los genes que guían el desarrollo pero, a diferencia de sus parientes, los dragones marinos también contenían cantidades de transposones más altas de lo habitual. 

Dragón de mar maleza
Dragón marino maleza (John Turnbull)

Se utilizó un microscopio de rayos X especializado para capturar una imagen 3D de alta resolución de un dragón marino de 30 cm (Phyllopteryx taeniolatus). Fue escaneado en secciones, con las imágenes unidas para formar una imagen completa que reveló los detalles más finos de los huesos del dragón marino. 

"Nunca antes nadie había imaginado ninguna parte de un dragón marino de esa manera", dijo Bassham. "Pudimos ver que las estructuras de soporte de las paletas de hojas parecían ser elaboraciones de espinas, y luego se agregaron apéndices carnosos a los extremos". Dijo que esto reforzaba la idea de que lo que parecían ser apéndices ornamentales evolucionaron a partir de espinas.

El equipo espera que hacer públicas las secuencias del genoma de los dragones marinos ayude a comprender cómo evolucionaron estas extrañas criaturas, así como en los esfuerzos por conservarlas. Su estudio se publica en Actas de las Academias Nacionales de Ciencias..

También en Divernet: ¿Has capturado un dragón marino?, Cuidando en la guarida del dragón, Ruby Seadragons hace su debut en vivo

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