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¿Cefalópodos inteligentes?

Un nuevo estudio sugiere que su camino evolutivo hacia la sofisticación neural incluye un mecanismo novedoso: la edición de ARN prolífico a expensas de la evolución de su ADN genómico.
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Fecha de publicació: 07/04/2017, 12:39 h | (51) veces leída
El pulpo, el calamar y la sepia son famosos por un comportamiento complejo, desde desbloquear un tanque de acuario y escapar hasta el camuflaje instantáneo de la piel para esconderse de los depredadores.
Un nuevo estudio sugiere que su camino evolutivo hacia la sofisticación neural incluye un mecanismo novedoso: la edición de ARN prolífico a expensas de la evolución de su ADN genómico.
El estudio, dirigido por Joshua J.C. Rosenthal, del Laboratorio Biológico Marino (MBL, por sus siglas en inglés), en Woods Hole, Massachusetts, Estados Unidos, y Eli Eisenberg y Noa Liscovitch-Brauer, de la Universidad de Tel Aviv, Israel, se detalla en un artículo publicado esta semana en la revista 'Cell'.
La investigación se basa en el descubrimiento previo de los científicos de que el calamar muestra una extraordinariamente alta tasa de edición en las regiones de codificación de su ARN --en particular en las células del sistema nervioso-- que tiene el efecto de diversificar las proteínas que pueden producir las células. Más del 60 por ciento de las transcripciones de ARN en el cerebro del calamar se recodifican mediante la edición, mientras que, en humanos o moscas de la fruta, sólo una fracción del 1 por ciento de sus ARN tienen un evento de recodificación.
En el presente estudio, los autores encontraron de manera similar altos niveles de edición de ARN en otras tres especies de cefalópodos 'inteligentes' (dos pulpos y una sepia) e identificaron decenas de miles de sitios de recodificación de ARN evolutivamente conservados en esta clase de cefalópodos, llamada 'Coleoidea'. La edición se enriquece especialmente en el sistema nervioso coleoide, hallaron los investigadores, afectando a las proteínas que son los actores clave en la excitabilidad neuronal y la morfología neuronal.
Por el contrario, la edición de ARN en el cefalópodo más primitivo 'Nautilus' y en el molusco 'Aplysia' ocurre a órdenes de magnitud más bajas que en los coleoideos. "Esto demuestra que los altos niveles de edición de ARN no son generalmente una cosa de los moluscos, es una invención de los cefalópodos coleoideos", dice Rosenthal.
MUCHOS EVENTOS DE EDICIÓN ALTAMENTE CONSERVADOS
En los mamíferos, se conservan muy pocos sitios de edición de ARN; no se piensa que están bajo la selección natural. "Hay algo fundamentalmente diferente en estos cefalópodos donde muchos de los eventos de edición están altamente conservados y muestran claros signos de selección", dice Rosenthal.
Los científicos descubrieron un equilibrio sorprendente entre los altos niveles de recodificación de ARN y la evolución genómica en estos cefalópodos. La forma más común de edición de ARN se realiza por las enzimas ADAR, que requieren grandes estructuras (dsRNA) al lado de los sitios de edición. Estas estructuras, que pueden abarcar cientos de nucleótidos, se conservan en el genoma coleoideo junto con los propios sitios de edición. La tasa de mutación genética en estas regiones flanqueantes está severamente deprimida, informa el equipo.
"La conclusión aquí es que, con el fin de mantener esta flexibilidad para editar el ARN, los coleoideos han tenido que renunciar mucho a la capacidad de evolucionar en las regiones circundantes --destaca Rosenthal--. Se suele pensar en la mutación como la moneda de la selección natural y estos animales la están suprimiendo para mantener la flexibilidad de recodificación a nivel del ARN".
Rosenthal y sus colegas del MBL están desarrollando actualmente sistemas genéticamente manejables de cefalópodos para explorar los mecanismos y las consecuencias funcionales de su prolífica edición de ARN. "¿Cuándo se encienden y bajo qué influencias ambientales? Podría ser algo tan simple como por cambios de temperatura o tan complicado como la experiencia, una forma de memoria", plantea.

El pulpo, el calamar y la sepia son famosos por un comportamiento complejo, desde desbloquear un tanque de acuario y escapar hasta el camuflaje instantáneo de la piel para esconderse de los depredadores.

Un nuevo estudio sugiere que su camino evolutivo hacia la sofisticación neural incluye un mecanismo novedoso: la edición de ARN prolífico a expensas de la evolución de su ADN genómico.

El estudio, dirigido por Joshua J.C. Rosenthal, del Laboratorio Biológico Marino (MBL, por sus siglas en inglés), en Woods Hole, Massachusetts, Estados Unidos, y Eli Eisenberg y Noa Liscovitch-Brauer, de la Universidad de Tel Aviv, Israel, se detalla en un artículo publicado esta semana en la revista 'Cell'.

La investigación se basa en el descubrimiento previo de los científicos de que el calamar muestra una extraordinariamente alta tasa de edición en las regiones de codificación de su ARN --en particular en las células del sistema nervioso-- que tiene el efecto de diversificar las proteínas que pueden producir las células. Más del 60 por ciento de las transcripciones de ARN en el cerebro del calamar se recodifican mediante la edición, mientras que, en humanos o moscas de la fruta, sólo una fracción del 1 por ciento de sus ARN tienen un evento de recodificación.

En el presente estudio, los autores encontraron de manera similar altos niveles de edición de ARN en otras tres especies de cefalópodos 'inteligentes' (dos pulpos y una sepia) e identificaron decenas de miles de sitios de recodificación de ARN evolutivamente conservados en esta clase de cefalópodos, llamada 'Coleoidea'. La edición se enriquece especialmente en el sistema nervioso coleoide, hallaron los investigadores, afectando a las proteínas que son los actores clave en la excitabilidad neuronal y la morfología neuronal.

Por el contrario, la edición de ARN en el cefalópodo más primitivo 'Nautilus' y en el molusco 'Aplysia' ocurre a órdenes de magnitud más bajas que en los coleoideos. "Esto demuestra que los altos niveles de edición de ARN no son generalmente una cosa de los moluscos, es una invención de los cefalópodos coleoideos", dice Rosenthal.

MUCHOS EVENTOS DE EDICIÓN ALTAMENTE CONSERVADOS

En los mamíferos, se conservan muy pocos sitios de edición de ARN; no se piensa que están bajo la selección natural. "Hay algo fundamentalmente diferente en estos cefalópodos donde muchos de los eventos de edición están altamente conservados y muestran claros signos de selección", dice Rosenthal.

Los científicos descubrieron un equilibrio sorprendente entre los altos niveles de recodificación de ARN y la evolución genómica en estos cefalópodos. La forma más común de edición de ARN se realiza por las enzimas ADAR, que requieren grandes estructuras (dsRNA) al lado de los sitios de edición. Estas estructuras, que pueden abarcar cientos de nucleótidos, se conservan en el genoma coleoideo junto con los propios sitios de edición. La tasa de mutación genética en estas regiones flanqueantes está severamente deprimida, informa el equipo.

"La conclusión aquí es que, con el fin de mantener esta flexibilidad para editar el ARN, los coleoideos han tenido que renunciar mucho a la capacidad de evolucionar en las regiones circundantes --destaca Rosenthal--. Se suele pensar en la mutación como la moneda de la selección natural y estos animales la están suprimiendo para mantener la flexibilidad de recodificación a nivel del ARN".

Rosenthal y sus colegas del MBL están desarrollando actualmente sistemas genéticamente manejables de cefalópodos para explorar los mecanismos y las consecuencias funcionales de su prolífica edición de ARN. "¿Cuándo se encienden y bajo qué influencias ambientales? Podría ser algo tan simple como por cambios de temperatura o tan complicado como la experiencia, una forma de memoria", plantea.

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