Un equipo del Laboratorio de Biología Marina (MBL) en EE.UU. ha diseñado con éxito una cepa albina de la sepia Euprymna berryi. Este avance, publicado en Current Biology, ha creado un organismo casi transparente que ofrece a los científicos, por primera vez, un acceso óptico claro para visualizar el sistema nervioso en cefalópodos vivos. También es la primera vez que se cría un cefalópodo genéticamente modificado a lo largo de varias generaciones, lo que revela la gran promesa de E. berryi como organismo modelo de cefalópodo para la investigación neurobiológica y de otros tipos.
«Hay una gran cantidad de biología increíblemente interesante que rodea a los cefalópodos, a diferencia de cualquier otro invertebrado«, indica el científico principal de MBL Joshua Rosenthal, quien codirigió el estudio con la MBL Hibbitt Fellow Caroline Albertin. «Ahora tenemos un modelo de cefalópodo en el que podemos investigar la función biológica a una resolución mucho más alta que antes«.
«La capacidad de probar de manera directa y precisa la función genética en un modelo de cefalópodo es emocionante porque permite estudiar las características que hacen que los cefalópodos sean especiales, y será una herramienta importante para comprender muchos aspectos diferentes de su biología única«
El sistema nervioso y el comportamiento de los cefalópodos coleoides (calamares, pulpos y sepias) son mucho más complejos que los de la mayoría de los invertebrados. Por un lado, pueden aprender y recordar tareas complejas: los cefalópodos resuelven laberintos, usan herramientas e incluso aprenden observando a otros. Pueden camuflarse instantáneamente, manipular su entorno con sus brazos y tentáculos y, según un estudio reciente de MBL, aclimatarse a un ambiente más frío editando su propio ARN en gran medida.
Sin embargo, lo que les ha faltado a los estudios de cefalópodos es un organismo modelo susceptible de estudio genético. Si bien décadas de investigación sobre moscas de la fruta y ratones han descubierto la base genética del desarrollo, el comportamiento y la evolución de esos animales, la falta de herramientas para investigar la biología de los cefalópodos ha ocasionado que nuestra comprensión de estas fascinantes criaturas sea limitada. Este nuevo estudio presenta a Euprymna berryi como un candidato viable para un cefalópodo modelo: además de ser fácil de criar durante generaciones en un laboratorio, puede modificarse genéticamente.
Desactivación de genes para crear una sepia albina
«La capacidad de probar de manera directa y precisa la función genética en un modelo de cefalópodo es emocionante porque permite estudiar las características que hacen que los cefalópodos sean especiales, y será una herramienta importante para comprender muchos aspectos diferentes de su biología única«, asegura la coautora Albertin.
El equipo estableció el linaje albino de E. berryi al desactivar los genes de dos enzimas de pigmentación mediante la edición del genoma CRISPR-Cas9. Luego, los coautores Cris Niell de la Universidad de Oregón, Eugene e Ivan Soltesz de la Universidad de Stanford examinaron la actividad cerebral de la sepia albina insertando un tinte fluorescente en su lóbulo óptico.
Este tinte brilla cada vez que detecta calcio, que el cerebro libera cuando se dispara. Luego proyectaron una serie de imágenes en una pantalla frente a la sepia, lo que provocó que su lóbulo óptico se activara y el tinte se iluminara, todo lo cual fue capturado con un microscopio de imágenes. Cuando el equipo probó la misma técnica con una sepia de tipo salvaje, la pigmentación de su piel les impidió ver el tinte con claridad.
Observar la función de genes y cerebros de estos animales
Este descubrimiento «nos permite observar la función de los genes y los cerebros de los cefalópodos de formas que antes no podíamos«, afirma Rosenthal. Si otros científicos quieren entender cómo se transmiten las señales a través de los cerebros de los cefalópodos, ahora pueden criar sepias albinas y hacer experimentos similares con tinte activado por calcio. O, si un investigador quiere alterar genéticamente estas sepias para estudiar otros aspectos de su biología, la investigación del equipo demuestra que tales experimentos son posibles.
En este estudio, el equipo de Rosenthal y Albertin descubrió una nueva faceta de la biología de E. berryi. Cuando el equipo desactivó el primer gen de pigmentación, llamado TDO, esperaba producir una sepia albina, como lo había hecho con otra especie de sepia (Doryteuthis) en un estudio de 2020. Sin embargo, la descendencia resultante de E. berryi todavía estaba pigmentada. El equipo pronto se dio cuenta de que el pigmento también estaba siendo generado por una segunda enzima llamada IDO, una proteína previamente desconocida en los cefalópodos. Se desconoce por qué E. berryi tiene dos enzimas que parecen realizar la misma función.
Estos animales podrán ser utilizados ampliamente en experimentos científicos
Rosenthal, Albertin y sus colegas esperan que otros científicos decidan ampliar nuestra comprensión de E. berryi y utilizarlos para descubrir algunos de los misterios de la biología de los cefalópodos.
«Queremos ver estos animales compartidos con la comunidad investigadora«, concluye Rosenthal. «Los cefalópodos contienen tesoros ocultos de novedades biológicas. Queremos que los investigadores los utilicen para hacer preguntas estimulantes y llegar a hallazgos novedosos«.
Fuente: Current Biology.
