Nuevos conocimientos sobre la genética del pulpo común: descifrado el genoma a nivel cromosómico
Un hito científico profundiza en la evolución y la biología de Octopus vulgaris
Los pulpos son animales fascinantes que sirven de importantes organismos modelo en neurociencia, investigación de la cognición y biología del desarrollo. Para comprender mejor su biología e historia evolutiva, se necesitan datos validados sobre la composición de su genoma, algo que hasta ahora no se había hecho. Científicos de la Universidad de Viena, junto con un equipo internacional de investigación, han podido colmar ahora esta laguna y, en un estudio, han determinado cifras impresionantes: 2.800 millones de pares de bases, organizados en 30 cromosomas. Lo que parece tan sencillo es el resultado de complejos análisis genómicos asistidos por ordenador y de comparaciones con los genomas de otras especies de cefalópodos. Esta investigación pionera acaba de publicarse en la revista G3: Genes / Genomes / Genetics.
Los pulpos, junto con los calamares y las sepias, pertenecen a un grupo de cefalópodos coleoideos formado por varios centenares de especies que se caracterizan por estilos de vida, estructuras corporales y adaptaciones a su entorno muy diversificados. El estudio de estos animales cuenta con una larga tradición, sobre todo desde que la plasticidad neuronal del cerebro del pulpo -es decir, la capacidad del cerebro para cambiar y adaptarse a medida que se aprende y se experimentan cosas nuevas- aporta pruebas de la existencia de estructuras funcionalmente análogas a las del cerebro de los mamíferos. Esto los está convirtiendo en un grupo modelo comparativo para estudios neurofisiológicos. Además, su capacidad para regenerar partes de su cuerpo, así como los rápidos cambios de sus patrones corporales, que son importantes para el camuflaje y la comunicación, hacen de los pulpos un tema de investigación popular para estudiar cómo surgieron -y cómo han cambiado- estos rasgos innovadores durante la evolución.
Cerrar una brecha
En la comunidad investigadora ha aumentado la necesidad de conocer en detalle los genomas de los cefalópodos para comprender la evolución de sus rasgos únicos y su biología. Una importante contribución a este objetivo es la codificación del genoma del pulpo común a nivel cromosómico, una información de la que no se disponía hasta ahora. Un equipo de investigadores de la Universidad de Viena, junto con colegas de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG, España) y la Stazione Zoologica Anton Dohrn (Italia), ha puesto remedio a esta carencia y ha llevado a cabo exhaustivos estudios de biología molecular e informática del genoma del pulpo. "Con nuestras tecnologías actuales utilizadas en la investigación genómica, pudimos crear una especie de "mapa del genoma" del pulpo, que muestra cómo está dispuesta la información genética a nivel cromosómico", explica la primera autora del estudio, Dalila Destanović, científica del Laboratorio Simakov del Departamento de Neurociencia y Biología del Desarrollo de la Universidad de Viena. Este genoma de referencia, muy resuelto a nivel cromosómico, permitirá a la comunidad científica comprender mejor las características y la biología de estos fascinantes animales, por un lado, y también trazar la historia evolutiva del Octopus vulgaris, por otro. A partir de ahora, los equipos de investigación podrán investigar o comprender mejor la trayectoria evolutiva de los cefalópodos coleoideos y de moluscos emparentados más lejanos, como las almejas o los caracoles.
2.800 millones de pares de bases - 30 cromosomas
De hecho, los investigadores pudieron identificar 30 cromosomas en el genoma de Octopus vulgaris, en los que se disponen el 99,34% de los 2.800 millones de pares de bases. Esto significa que los científicos disponen ahora de una secuencia de referencia de alta calidad que servirá de base para nuevos estudios sobre la función de los genes y, por tanto, para comprender mejor las propiedades biológicas del pulpo común. La estructura cromosómica del genoma del Octopus vulgaris también permitirá conocer la dinámica historia evolutiva de estos organismos al estimar las tasas de reordenación cromosómica. Comparando ya el genoma de Octopus vulgaris con los de otras cuatro especies de pulpo, los investigadores han podido demostrar que todos los cromosomas presentan numerosos cambios estructurales que se han producido durante la evolución, rompiendo trozos de cromosomas, reordenándolos y volviéndolos a conectar en el mismo cromosoma. "Incluso entre especies estrechamente emparentadas, observamos numerosos cambios estructurales de los cromosomas. Este hallazgo plantea interrogantes sobre la dinámica del genoma a lo largo de su historia evolutiva y abre la puerta a investigar cómo esto se relaciona con sus rasgos únicos", explica Dalila Destanović. La dinámica historia evolutiva del genoma del pulpo abarca un periodo de 44 millones de años, y aún quedan abiertas muchas cuestiones de investigación apasionantes. Los resultados del presente estudio permitirán responder a algunas de estas preguntas al tender un puente entre la investigación tradicional del Octopus vulgaris en neurobiología, comportamiento y desarrollo y los conocimientos de genética molecular en estas áreas.
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Publicación original
Dalila Destanovik, Darrin T Schultz, Ruth Styfhals, Fernando Cruz, Jèssica Gómez-Garrido, Marta Gut, Ivo Gut, Graziano Fiorito, Oleg Simakov, Tyler S Alioto, Giovanna Ponte, Eve Seuntjens; "A chromosome-level reference genome for the common octopus, Octopus vulgaris (Cuvier, 1797)"; G3: Genes, Genomes, Genetics, 2023-10-18
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