A palabra cefalópodo designa a todas aquelas especies mariñas cuxa cabeza está literalmente unida ás súas extremidades, como as luras, os polbos, as sepias e os náutilos. Nalgúns casos, o seu tamaño pode ser impresionante, chegando a medir máis de vinte metros. Con todo, o que realmente fai único a un cefalópodo é o seu sistema nervioso, o maior entre os invertebrados no caso dos cefalópodos coleoideos, que comprenden unhas 800 especies. Son capaces de comportamentos tan sofisticados como recoller información da súa contorna para adaptar a súa cor ou forma ou mesmo utilizar ferramentas á súa conveniencia.
Precisamente polo seu complexo sistema nervioso, a súa avanzada capacidade de aprendizaxe e as súas excepcionais habilidades de camuflaxe era necesario dar un paso máis e ofrecer á comunidade científica a ensamblaxe do xenoma a escala cromosómica do polbo común, Octopus vulgaris (Cuvier, 1797), non dispoñible ata o momento.
Este era o principal obxectivo da investigación internacional, que conta coa participación do Centro Nacional de Análise Xenómica (CNAG). O estudo, publicado na revista G3: Genes, Genomes, Genetics, está dentro do proxecto EASIGenomics, unha iniciativa de colaboración coordinada por Ivo Gut, director do CNAG, cuxo fin é proporcionar tecnoloxías de secuenciación de ADN a investigadores do mundo académico e da industria.
Unha das achegas máis importantes do estudo foi a oportunidade de descubrir máis sobre o funcionamento do cerebro, a partir do estudo da plasticidade neuronal dos cerebros de cefalópodos.
“Unha vez máis se traspasaron os límites do que é posible coas tecnoloxías xenómicas”
IVO GUT, director do CNAG
“É moi gratificante ver que un proxecto tan difícil como este alcanza un resultado tan impresionante. Unha vez máis se traspasaron os límites do que é posible coas tecnoloxías xenómicas no que se refire ao tratamento de xenomas moi complicados. Tamén pon de relevo a necesidade dunha estreita colaboración entre os investigadores que tentan ir máis aló e as operacións con tecnoloxía punteira de centros como o CNAG”, apunta Gut.
23.000 xenes descifrados en España polas tecnoloxías xenómicas máis punteiras
No CNAG, a Unidade de Secuenciación e o Equipo de Ensamblaxe e Anotación do Xenoma contribuíron significativamente ao estudo, realizando a secuenciación do xenoma completo (WGS) utilizando as tecnoloxías xenómicas máis punteiras, como as de Illumina, Oxford Nanopore Technologies e 10X Genomics, e aplicando contactos de cromatina para conseguir unha ensamblaxe do xenoma a nivel cromosómico.
Segundo o investigador do CNAG, Tyler Alioto: “A ensamblaxe dos 30 cromosomas do xenoma do polbo común e os seus máis de 23.000 xenes resultou máis fácil grazas a que utilizamos unha combinación de novas tecnoloxías de secuenciación de ADN capaces de ler fragmentos moi longos de ADN á vez e un método de secuenciación complementario capaz de agrupar as secuencias ensambladas en cromosomas. Este xenoma supuxo un reto computacional sen precedentes, debido á complexidade do xenoma subxacente. Estamos realmente satisfeitos cos resultados finais”.
“Este xenoma supuxo un reto computacional sen precedentes, debido á complexidade do xenoma subxacente. Estamos realmente satisfeitos cos resultados”
TYLER ALIOTO, investigador do CNAG,
Un novo mapa xenético dispoñible
O resultado da investigación foi todo un éxito, lanzando luz sobre os estudos xenómicos anteriores, particularmente de gran axuda para caracterizar a diversidade celular do cerebro en desenvolvemento, a evolución dos cerebros dos cefalópodos e o repertorio de ARN non codificante propio dos cefalópodos.
A ensamblaxe contén 2.800 millóns de pares de bases, o 99,34% dos cales se atopan en 30 cromosomas. A anotación do polbo común comprende 23.423 xenes codificadores de proteínas. Só como referencia, o xenoma humano contén 20.000 xenes, en 23 cromosomas.
Ademais de converterse nun importante modelo emerxente para futuros estudos evolutivos de cefalópodos, o xenoma a nivel cromosómico do Octopus vulgaris supoñerá un gran avance na neurociencia comparada, a investigación da cognición e a bioloxía do desenvolvemento. A comunidade científica dispoñerá doutra ferramenta para profundar no estudo do sistema nervioso, de aprendizaxe e de memoria, non só no ámbito dos cefalópodos, senón tamén no dos mamíferos.
Esta especie é tan fascinante que os estudos destes animais contan cunha longa tradición
De feito, esta especie é tan fascinante, sobre todo no ámbito científico, que os estudos destes animais contan cunha longa tradición, especialmente desde que a plasticidade neuronal do cerebro do polbo —é dicir, a capacidade do cerebro para cambiar e adaptarse a medida que se aprende e se experimentan cousas novas— achega probas da existencia de estruturas funcionalmente análogas ás do cerebro dos mamíferos. Isto convérteos tamén nun grupo modelo comparativo para estudos neurofisiolóxicos.
Por outra banda, a súa capacidade para rexenerar partes do seu corpo, así como os rápidos cambios dos seus patróns corporais, que son importantes para a camuflaxe e a comunicación, fan dos polbos un tema de investigación popular para estudar como xurdiron —e como cambiaron— estes trazos innovadores durante a evolución.
