El estudio nació en el marco del proyecto internacional EASI-Genomics, cuyo objetivo es proporcionar tecnologías de secuenciación de ADN a investigadores del mundo
19 de octubre de 2023. La palabra 'cefalópodos' se refiere a todas aquellas especies marinas cuyas cabezas están literalmente conectadas a sus extremidades, incluidos los calamares, pulpos, sepias y nautilos. En algunos casos, su tamaño puede ser muy impresionante, alcanzando una longitud de más de 20 metros. Sin embargo, lo que realmente hace que un cefalópodo sea único es su sistema nervioso, el más grande entre los invertebrados en el caso de los cefalópodos coleoides, que comprenden alrededor de 800 especies. Son capaces de comportamientos tan sofisticados como recopilar información de su entorno para adaptar su color o forma o incluso manejar herramientas a su favor. Precisamente por su complejo sistema nervioso, su avanzada capacidad de aprendizaje y su excepcional capacidad de camuflaje, era imperativo dar un paso más y ofrecer a la comunidad científica el ensamblaje del genoma a escala cromosómica del pulpo común, Octopus vulgaris (Cuvier, 1797 ) , no disponible hasta ahora.
Este fue el principal objetivo de la investigación internacional, promovida por la Dra. Eve Seuntjens (KU Leuven, Bélgica), el Dr. Oleg Simakov (Universidad de Viena, Austria), el Dr. Graziano Fiorito y la Dra. Giovanna Ponte (Stazione Zoologica Anton Dohrn .Italia), en estrecha colaboración con la Unidad de Secuenciación liderada por la Dra. Marta Gut y el Equipo de Ensamblaje y Anotación del Genoma liderado por el Dr. Tyler Alioto del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG, España). El estudio, que ha sido publicado en la revista G3: Genes, Genomes, Genetics , ha sido financiado por el proyecto internacional EASI-Genomics, una iniciativa colaborativa coordinada por Ivo Gut (director del CNAG) cuyo objetivo es proporcionar tecnologías de secuenciación de ADN a investigadores de la academia y la industria. Una de las aportaciones más importantes del estudio ha sido la oportunidad de descubrir más sobre cómo funciona el cerebro, a partir del estudio de la plasticidad neuronal de los cerebros de los cefalópodos.
Según Ivo Gut, coordinador de EASI-Genomics: “Es muy gratificante ver que un proyecto desafiante como este alcance un resultado tan impresionante. Los límites de lo que es posible con las tecnologías genómicas en términos de abordar genomas muy complicados se han movido una vez más. También destaca la necesidad de una estrecha colaboración entre los investigadores que intentan ir más allá y las operaciones de altísima tecnología de centros como el CNAG”.
En CNAG, la Unidad de Secuenciación y el Equipo de Anotación y Ensamblaje del Genoma contribuyeron significativamente al estudio, realizando la Secuenciación WGS utilizando tecnologías genómicas de última generación, como las de Illumina, Oxford Nanopore Technologies y 10X Genomics, y aplicando contactos de cromatina a lograr un ensamblaje del genoma a nivel cromosómico.
Según el investigador del CNAG, Dr. Tyler Alioto: “El ensamblaje de los treinta cromosomas del genoma del pulpo común y sus más de 23.000 genes se facilitó enormemente mediante el uso de una combinación de nueva tecnología de secuenciación de ADN capaz de leer fragmentos muy largos de ADN a la vez. y un método de secuenciación complementaria capaz de agrupar las secuencias ensambladas en cromosomas. Este genoma presentó un desafío computacional sin precedentes, debido a la complejidad del genoma subyacente, pero estamos realmente satisfechos con los resultados finales”.
Un nuevo mapa genético disponible, un modelo también para especies de mamíferos
El resultado de la investigación ha sido un completo éxito, arrojando luz sobre los estudios previos sobre genomas, especialmente valiosos para caracterizar la diversidad celular del cerebro en desarrollo, la evolución de los cerebros de los cefalópodos y la Repertorio de ARN no codificante exclusivo de los cefalópodos. El conjunto contiene 2.800 millones de pares de bases, el 99,34% de los cuales están en 30 cromosomas. La anotación del pulpo común comprende 23.423 genes codificadores de proteínas compuestos por 31.799 transcripciones. Sólo como referencia, el genoma humano contiene 20.000 genes, en 23 cromosomas.
Además de convertirse en un importante modelo emergente para futuros estudios evolutivos de los cefalópodos, el genoma a nivel cromosómico del Octopus vulgaris supondrá un gran avance en la neurociencia comparada, la investigación cognitiva y la biología del desarrollo. La comunidad científica tendrá a disposición una herramienta más para profundizar en el estudio del sistema nervioso, de aprendizaje y de memoria, no sólo en el campo de los cefalópodos sino también en el de las especies de mamíferos.
De hecho, esta especie es tan fascinante, particularmente en el campo científico, que los estudios de estos animales tienen una larga tradición, especialmente desde la plasticidad neuronal del cerebro del pulpo, es decir, la capacidad del cerebro para cambiar y adaptarse a medida que aprende y experimentar cosas nuevas: proporciona evidencia de la existencia de estructuras funcionalmente análogas a los cerebros de los mamíferos. Esto los convierte también en un grupo modelo comparativo para estudios neurofisiológicos. Por otro lado, 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 estos rasgos innovadores y cómo se han transformado. cambiado – durante la evolución.
La Dra. Eve Seuntjens, autora principal del estudio e investigadora principal del Laboratorio de Neurobiología del Desarrollo, División de Fisiología Animal y Neurobiología (Departamento de Biología, KU Leuven), destaca lo siguiente: “El hecho de que pudiéramos colocar más del 99% de los pares de bases en estructuras cromosómicas es un inmenso paso adelante e impulsará el análisis molecular de este animal”.
Artículo de referencia:
Dalila Destanovic et al., 'Un genoma de referencia a nivel cromosómico para el pulpo común, Octopus vulgaris (Cuvier, 1797)'. Octubre de 2023. DOI: https://doi.org/10.1093/g3journal/jkad220
