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Neurociencias: el sofisticado cerebro de los pulpos y su similitud con el de los humanos

por 16 octubre, 2019

Neurociencias: el sofisticado cerebro de los pulpos y su similitud con el de los humanos
El sofisticado cerebro de los pulpos, por tanto, evolucionó de forma completamente independiente al nuestro, y su organización tiene muchas diferencias con la del cerebro de vertebrados. Esto los convierte en un animal fascinante para los biólogos.
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Los pulpos son animales curiosos. Tienen un aspecto muy extraño, un plan corporal que no se parece nada al nuestro, con su cabeza (que en realidad es el cuerpo) globosa y blanda, ojos enormes y observantes y ocho brazos hábiles que tantean constantemente sus alrededores. Poseen además algunas capacidades extraordinarias, como la de cambiar de color con una precisión exquisita o la de cambiar su forma para meterse en recovecos muy pequeños. Y, sin embargo, el aspecto más fascinante de estos animales es su inteligencia. Los pulpos han demostrado tener ingenio y destreza, siendo capaces de operar tapones de rosca, escapar de su acuario para comerse un pez del tanque vecino y regresar o usar chorros de agua para apagar las luces de su acuario, no se sabe muy bien si por alguna razón en concreto o sólo para fastidiar a sus cuidadores. Son capaces de resolver laberintos, reconocer gente, aprender mediante observación y usar materiales de su entorno, como cáscaras de coco, para crearse refugios. Aunque probablemente no sean capaces de predecir el futuro, los aciertos del pulpo Paul en el mundial del 2010 siempre dejarán la duda en el aire. Es por ello que estos animales, pese a ser invertebrados con un parentesco muy lejano con nosotros, son considerados "vertebrados honorarios" a la hora de establecer reglas éticas para su uso en experimentación.

Los autores querían saber si la porción de la proteína que "toma" la serotonina y la introduce dentro de la célula existía en pulpos y, en tal caso, si se parecía a la existente en otros animales. Para ello, usaron la secuencia del gen que contiene las instrucciones para crear esa porción de proteína (cuyo nombre en código es SLC6A) y la compararon con los genomas del pulpo y de otros organismos de todo tipo. Lo que encontraron es que este gen o genes parecidos existían todo a lo ancho del reino animal: moscas, humanos, peces, anémonas y sí, también pulpos, conservaban este gen.

No es de extrañar, pues, que los pulpos hayan inspirado tantos seres alienígenas en la ciencia ficción y el terror, ya que son lo más parecido a una inteligencia alienígena que tenemos sobre el planeta Tierra. Sus parientes cercanos, animales como caracoles o almejas, muestran muy pocos signos de inteligencia. El sofisticado cerebro de los pulpos, por tanto, evolucionó de forma completamente independiente al nuestro, y su organización tiene muchas diferencias con la del cerebro de vertebrados. Esto los convierte en un animal fascinante para los biólogos: ¿cómo dos cerebros que han evolucionado de forma separada durante tanto tiempo desarrollan capacidades similares, como aprendizaje por ensayo y error, reconocimiento de individuos, memoria a largo y corto plazo, etc.? El estudio de los parecidos y las diferencias entre los dos tipos de organización nerviosa nos puede decir mucho acerca de cuáles son las reglas base del desarrollo de un cerebro, qué cosas son primitivas, fijas y limitan las direcciones en las que se desarrolla un sistema nervioso, y qué partes son más flexibles y pueden adaptarse a las exigencias cognitivas de cada animal. 

Serotonina y comportamiento social

Una investigación, publicada en la revista “Current Biology”, revela algunas posibles similitudes entre el cerebro de los pulpos y los vertebrados, similitudes que podrían estar conservadas en muchas otras ramas del reino animal. Los autores, Eric Edsinger y Gül Dölen, del Marine Biological Laboratory en Woods Hole y la Universidad de Baltimore respectivamente, estaban interesados en una porción de SERT, una molécula que se localiza en la membrana de las células, la barrera que separa el medio interno del externo. Su función es recoger serotonina del exterior y transportarla al interior de la célula. La serotonina, a su vez, es un neurotransmisor, una molécula que las células usan para enviarse señales entre ellas, y el SERT se utiliza para reciclar la serotonina liberada. De esta forma, una neurona liberará serotonina para transmitir un mensaje a otra, parte de la cual quedará flotando en el espacio entre neuronas, SERT recoge estas sobras para reutilizarlas y para evitar que la célula receptora esté constantemente estimulada. En muchos animales vertebrados e invertebrados, la serotonina fomenta el comportamiento social. Es decir, cuando las neuronas sensibles a la serotonina reciben la molécula y son activadas, tienden a producir comportamientos más afectuosos y confiados. 

Los autores querían saber si la porción de la proteína que "toma" la serotonina y la introduce dentro de la célula existía en pulpos y, en tal caso, si se parecía a la existente en otros animales. Para ello, usaron la secuencia del gen que contiene las instrucciones para crear esa porción de proteína (cuyo nombre en código es SLC6A) y la compararon con los genomas del pulpo y de otros organismos de todo tipo. Lo que encontraron es que este gen o genes parecidos existían todo a lo ancho del reino animal: moscas, humanos, peces, anémonas y sí, también pulpos, conservaban este gen. Lo que es más importante, las secuencias del humano y el pulpo para esta molécula coincidían 100%. Esto es sorprendente en animales que han evolucionado por caminos separados durante más de mil millones de años, ya que el genoma iría sufriendo pequeñas mutaciones aleatorias que cambiarían el gen. En este caso esas mutaciones existieron, pero el gen es tan importante que los animales que las poseían no eran viables y murieron con poca o ninguna descendencia. Un caso así indica a los biólogos que el gen y la proteína que codifica son muy básicos e importantes, y necesitan mantenerse íntegros para funcionar. 

Similitudes entre pulpos y humanos

Así que el pulpo tiene una molécula similar a nuestro transportador de serotonina, y muy bien conservada, pero: ¿tendrá la misma función de recibir serotonina? y ¿tendrá la serotonina una función similar en el pulpo que en el humano? No olvidemos que estamos hablando de dos sistemas nerviosos muy distintos, y los pulpos no son criaturas especialmente sociables. Para responder estas preguntas, los investigadores decidieron estimular el transportador SERT en pulpos vivos. Resulta que una sustancia sintetizada por los humanos, el MDMA, también conocida como éxtasis, se une a SERT al igual que la serotonina, y compite con ella para unirse al receptor. Como parte de los receptores SERT están entretenidos con el MDMA, hay más serotonina que no se recupera, y las neuronas receptoras de serotonina reciben más neurotransmisor, respondiendo con más intensidad. En resumen, el MDMA aumenta los efectos de la serotonina en el cerebro, lo cual concuerda con los efectos habituales de la droga. 

Así que los autores del artículo decidieron darles éxtasis a los pulpos y determinar si tenía efectos parecidos a los humanos. El experimento estaba diseñado de la siguiente forma: pusieron una serie de pulpos en jaulas con tres secciones, un "vestíbulo" central donde entraba el animal, en un lado un objeto (en este caso una figura de Star Wars), y en otro una jaula más pequeña con otro pulpo, a veces macho y otras veces hembra. A los pulpos se les dejaba en esa jaula durante 30 minutos y se medía el tiempo que pasaban en cada sección. Encontraron que, en general, los pulpos de ambos sexos pasaban bastante tiempo con el otro pulpo si este último era hembra, mientras que si era macho tendían a preferir la sección del objeto y evitar al otro pulpo. Esta preferencia por la compañía de hembras en una especie que se tiene por poco sociable es un resultado curioso y todavía no explicado de este experimento, a veces se descubren cosas interesantes mientras se investiga otra cosa. 

Dada esta base, los autores realizaron otro experimento: les realizaron la prueba de la caja a una serie de pulpos, sólo que en este caso el otro individuo que había dentro de la jaula era siempre macho. Como era de esperar, los pulpos evitaron a su congénere y pasaron más tiempo con el objeto. A estos mismos pulpos a los que se les aplicó la primera prueba, se los dejó descansar un cierto número de horas, se les administró MDMA mediante un baño en agua con la sustancia, y se les repitió la prueba. Después del tratamiento, los mismos pulpos pasaron mucho más tiempo en la sección de jaula que contenía al otro pulpo, y no sólo eso, en vez de los contactos normales de, por ejemplo, tantear con un brazo, los pulpos con MDMA se mostraban mucho más cariñosos, tanteando al otro animal con toda su superficie ventral. En resumen, los efectos del MDMA en pulpos son sorprendentemente parecidos a los que tiene en humanos y otros vertebrados. 

Este estudio da una impactante demostración del alto grado de conservación de este mecanismo neuronal, que parece ser idéntico y tener funciones parecidas a lo largo y ancho del reino animal. Nos ha desvelado que existen factores muy constantes en la forma en la que trabaja el sistema nervioso, factores que han permanecido sin cambiar desde que el animal más complejo era un gusano en el fondo del mar. Quizá responda a una necesidad común de los animales de reducir la agresividad en determinados momentos (por ejemplo, durante épocas de apareamiento), o quizá el efecto de la serotonina de aumentar la sociabilidad es algo secundario que acompaña a funciones más primitivas de este neurotransmisor. Nos abre preguntas interesantes: ¿usan los pulpos la serotonina para regular su sociabilidad o es un sistema primitivo que los investigadores "hackearon" al proporcionarles MDMA y con ello hacerlos más sociables de lo que un pulpo ha sido nunca? Finalmente, nos habla de las similitudes profundas que existen entre todos los animales, incluidos los humanos, más allá de las diferencias superficiales. 

Enlace al artículo originalA Conserved Role for Serotonergic Neurotransmission in Mediating Social Behavior in Octopus: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982218309916

*Este artículo surge de la alianza de contenidos entre El Mostrador y el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso

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