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LOS INVESTIGADORES DESCIFRAN EL GENOMA DE UN «ALIEN» MARINO

Este proyecto fue puesto en marcha por el premio Nobel Dr. Sydney Brenner

Imagínese un ser sin esqueleto y con tres corazones, con la mayoría de sus casi quinientos millones de neuronas distribuidas en ocho brazos tentaculares.Cada brazo puede regenerarse como en la mítica Hidra y tiene una «mente propia«. Sus músculos se tensan formando codos y hombros temporales. Esta criatura tiene la capacidad camuflarse perfectamente y decora su guarida con las sobras de su presa.

Tal es la realidad de la vida de un pulpo. Los pulpos representan el pináculo de una pista alternativa sobre la evolución del hombre. Los cefalópodos, clase de invertebrados marinos dentro del filo de los moluscos, son un grupo de organismos que incluye pulpos, calamares y sepias. Estos animales descienden de un antepasado del caracol convirtiéndose en depredadores activos e ingeniosos. A pesar de que los caracoles, ostras y otros moluscos han evolucionado por igual de este antepasado común en términos de tiempo,  los pulpos de alguna manera ganaron capacidades aparentemente «extraterrestres«. A día de hoy se ha descubierto que su secreto está en su genoma.

Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Okinawa (OIST), la Universidad de Chicago y la Universidad de California en Berkeley han secuenciado y analizado el genoma del pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides), siendo el primer cefalópodo en ser decodificado.

Mientras que el genoma del pulpo se parece al de otros invertebrados marinos en muchos aspectos, también ha desvelado características inesperadas que son clave para entender el origen y la función de su sistema nervioso único. Los cerebros de los cefalópodos son elaboraciones del cerebro básico de los invertebrados, y tienen una organización completamente diferente a lo que se encuentra en los seres humanos y otros vertebrados. Los cefalópodos surgieron como depredadores en los antiguos océanos hace 300 millones años.

«Ellos fueron los primeros seres inteligentes en el planeta«, bromeó el premio Nobel Dr. Sydney Brenner, presidente fundador y profesor distinguido de OIST. El Prof. Brenner estaba fascinado con la gran sofisticación de su sistema nervioso y fue el responsable del inicio de este proyecto. La complejidad del genoma del pulpo presentaba un gran desafío. 

El genoma del pulpo codifica varias grandes familias de genes que pueden ser la clave de cómo se conecta su complejo cerebro – estas familias de genes están involucrados en el desarrollo del cerebro en otros animales, pero se expandió en el pulpo. Su función detallada, sin embargo, sigue siendo desconocida.

También se encontraron cientos de otros genes que son comunes en los cefalópodos pero desconocidos en otros animales. Algunos de ellos están implicados en la piel dinámica de los cefalópodos lo que les permite conseguir camuflarse tan bien. Algunas de las conclusiones del equipo de investigación plantean preguntas sobre nuestra comprensión de reorganización genómica a través de la evolución.

Anteriormente se creía que el gran tamaño del genoma del pulpo era resultado de la duplicación de todo el genoma, que también se pueden ver en los genomas de vertebrados, incluidos los humanos. Estos eventos crean material genético adicional estudiar la evolución. El genoma del pulpo, sin embargo, no muestra evidencia de este acontecimiento en su historia evolutiva.

Además de los genes reconocibles, vastas zonas del genoma que consisten en redes reguladoras que controlan cómo los genes se expresan en las células. En el pulpo, casi la mitad del genoma se encontró que estaba compuesto de elementos móviles de ADN llamados transposones, una de las proporciones más altas en el reino animal. Los transposones se replican y se mueven con una vida propia, lo que altera o potencia la expresión de genes y facilita cambios de orden de los genes. Los investigadores encontraron que muchos de ellos son particularmente activos en el sistema nervioso del pulpo.

Los genes que se agrupan en los cromosomas en otros animales se dispersaron en el genoma del pulpo, probablemente como resultado de la actividad de los transposones. Los genes ‘Hox’, implicados en el desarrollo embrionario en todos los animales, son un ejemplo particularmente claro. Aunque agrupados en la mayoría de los animales, incluyendo otros moluscos, se encuentran dispersos en fragmentos en el pulpo, permitiendo una versatilidad enorme en la evolución del plan corporal del cefalópodo.

El análisis del genoma secuenciado del pulpo está lejos de agotarse. El genoma secuenciado también proporciona una referencia para los científicos que estudian los cefalópodos para investigar otras especies de estos animales exóticos. En investigaciones futuras se espera poder relacionar los genes de los cefalópodos y la regulación del desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso. Como algunos de esos genes están ya activos en la etapa embrionaria, su expresión puede ser bioquímicamente interferida. Así, los investigadores podrán mirar hacia fuera las divergencias en un organismo adulto.  «Para hacer todo esto, tenemos que ser capaces de criar animales en el laboratorio y tener una mejor idea de cómo es su comportamiento normal, por lo que podemos reconocer lo que ha cambiado cuando un gen se elimina o es interrumpido».

Por otro lado, los humanos inventamos máquinas voladoras imitando aves. A partir del pulpo, los investigadores intentarán mejorar el diseño de los brazos flexibles de los robots submarinos.

Como seres humanos, nos gusta pensar que somos únicos en términos evolutivos, pero el pulpo podría revelar que este no es el caso. Una de las razones por las que el pulpo fascina a los científicos es que su cerebro se organizó para ser capaz de llevar a cabo tareas complejas sin adoptar los principios del cerebro de los vertebrados. Un examen más detallado dirá si los componentes básicos de su sistema nervioso son tan radicalmente diferentes de los humanos, como las habilidades de los pulpos sugieren.