¿Cómo obtienen los calamares y los pulpos sus grandes cerebros?

Resumen: Las células madre neurales de los cefalópodos se comportan como las células de los vertebrados durante el desarrollo del sistema nervioso.

Fuente: harvard

Los cefalópodos, que incluyen el pulpo, el calamar y sus primos, son capaces de un comportamiento verdaderamente carismático. Pueden procesar información rápidamente para transformar la forma, el color e incluso la textura, mezclándose con su entorno. También pueden comunicarse, mostrar signos de aprendizaje espacial y usar herramientas para resolver problemas. Son tan inteligentes que incluso pueden aburrirse.

No es ningún secreto que esto es posible. los cefalópodos tienen los cerebros más complejos de todos los invertebrados del planeta. Lo que sigue siendo misterioso, sin embargo, es el proceso. De hecho, los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo los cefalópodos obtienen sus grandes cerebros en primer lugar.

Un laboratorio de Harvard que estudia el sistema visual de estas criaturas de cuerpo blando, donde se concentran dos tercios de su tejido de procesamiento central, cree que está cerca de descubrirlo. El proceso, dicen, parece sorprendentemente familiar.

Investigadores del Centro FAS de Biología de Sistemas describen cómo usaron una nueva técnica de imágenes en vivo para observar la creación de neuronas en el embrión casi en tiempo real. Luego pudieron seguir estas células a través del desarrollo del sistema nervioso de la retina. Lo que vieron los sorprendió.

Las células madre neurales que rastrearon eran inquietantemente similares al comportamiento de estas células en los vertebrados durante el desarrollo de sus sistemas nerviosos.

Sugiere que los vertebrados y los cefalópodos, a pesar de divergir entre sí hace 500 millones de años, no solo usan mecanismos similares para crear sus grandes cerebros, sino que este proceso y la forma en que las células funcionan, se dividen y se forman pueden haber dado forma al modelo requerido. desarrollar este tipo de sistema nervioso.

«Nuestros hallazgos fueron sorprendentes porque mucho de lo que sabemos sobre el desarrollo del sistema nervioso de los vertebrados se ha pensado durante mucho tiempo que es específico del linaje», dijo Kristen Koenig, investigadora de John Harvard y autora principal del estudio.

«Observando el hecho de que el proceso es muy similar, nos sugirió que estos dos sistemas nerviosos muy grandes que evolucionaron de forma independiente utilizan los mismos mecanismos para construirlos. Sugiere que estos mecanismos, estas herramientas que usan los animales durante el desarrollo, pueden ser importantes para construir grandes sistemas nerviosos».

Los científicos del laboratorio de Koenig se centraron en la retina de un calamar llamado Doryteuthis pealeii, más simplemente conocido como un tipo de calamar largo. Los calamares crecen hasta alrededor de un pie de largo y son abundantes en el Atlántico noroeste. El aspecto de los embriones es bastante adorable con una cabeza grande y ojos grandes.

Los investigadores utilizaron técnicas similares que se han vuelto populares para estudiar organismos modelo como la mosca de la fruta y el pez cebra. Construyeron instrumentos especiales y utilizaron microscopios de última generación que podían tomar imágenes de alta resolución cada diez minutos a una hora para ver cómo se comportaban las células individuales. Los investigadores usaron tintes fluorescentes para marcar las células para que pudieran ser mapeadas y rastreadas.

Esta técnica de imágenes en vivo permitió al equipo observar las células madre, llamadas células progenitoras neurales, y cómo se organizan. Las células forman una estructura especial llamada epitelio pseudoestratificado. Su característica principal es que las celdas son alargadas para que puedan empaquetarse densamente.

Los investigadores también vieron el núcleo de estas estructuras moverse hacia arriba y hacia abajo antes y después de la división. Este movimiento es importante para mantener el tejido organizado y seguir creciendo, dijeron.

Este tipo de estructura es universal en la forma en que las especies de vertebrados desarrollan sus cerebros y ojos. Históricamente, se pensó que esta era una de las razones por las que los sistemas nerviosos de los vertebrados podían crecer tanto y ser tan complejos. Los científicos han visto ejemplos de este tipo de epitelio neural en otros animales, pero el tejido de calamar que observaron en este caso era notablemente similar al tejido de vertebrados en su tamaño, organización y forma en que se mueve el núcleo.

El estudio fue dirigido por Francesca R. Nápoles y Cristina M. Daly, Koenig Lab Associates.

A continuación, el laboratorio planea estudiar cómo se desarrollan los diferentes tipos de células cerebrales en los cefalópodos. Koenig quiere averiguar si se expresan en momentos diferentes, cómo deciden convertirse en un tipo de neurona frente a otro y si este proceso es similar entre especies.

Koenig está entusiasmado con los posibles descubrimientos que se avecinan.

«Una de las ventajas importantes de este tipo de trabajo es lo valioso que es estudiar la diversidad de la vida», dijo Koenig. “Al estudiar esta diversidad, en realidad se puede volver a las ideas fundamentales incluso sobre nuestros propios problemas de desarrollo y biomédicamente relevantes. Realmente puedes hablar de esas cosas».

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: Juan Silesar
Fuente: harvard
Contacto: Juan Silesar – Harvard
Imagen: La imagen es de dominio público

Investigacion original. Entrada cerrada.
«El desarrollo de la retina de los cefalópodos revela mecanismos de neurogénesis similar a la de los vertebradosKristen Koenig et al. Biología actual

Ver también:

Resumen:

El desarrollo de la retina de los cefalópodos revela mecanismos de neurogénesis similar a la de los vertebrados

Características:

• Las células progenitoras de la retina del calamar experimentan una migración nuclear intercinética
• Define transcripcionalmente células progenitoras, posmitóticas y diferenciadas
• La señalización individual puede regular tanto el ciclo celular de la retina como el destino celular en el calamar

Resumen:

Los cefalópodos coleoides, incluidos el calamar, la sepia y el pulpo, tienen sistemas nerviosos grandes y complejos y ojos tipo cámara de gran agudeza. Estos rasgos son comparables solo a los rasgos que han evolucionado independientemente en el linaje de los vertebrados.

El tamaño de los sistemas nerviosos de los animales y la diversidad de los tipos de células que los constituyen son el resultado de una estricta regulación de la diferenciación en la proliferación y el desarrollo celular.

Los cambios de desarrollo durante la evolución que conducen a tipos variables de células nerviosas y tamaños del sistema nervioso no se conocen bien.

Aquí, establecimos una técnica de captura en vivo y realizamos un interrogatorio funcional para demostrar que el calamar Doryteuthis pealeii utiliza mecanismos durante la neurogénesis retiniana que son características de los procesos de los vertebrados.

Encontramos que las células progenitoras de la retina del calamar experimentan una migración nuclear antes de salir del ciclo celular. Identificamos la organización retiniana correspondiente a células premitóticas, postmitóticas y diferenciadas.

Finalmente, encontramos que la señalización de Notch puede regular tanto el ciclo celular de la retina como el destino celular. Dada la evolución convergente de los sistemas visuales en cefalópodos y vertebrados, estos resultados revelan mecanismos comunes que subyacen al crecimiento de primordial neurogénico altamente proliferativo.

Este trabajo destaca los mecanismos que pueden alterar la alometría ontogenética y contribuir al crecimiento evolutivo y la complejidad de los sistemas nerviosos animales.