Los secretos revelados cuando los calamares gigantes son secuenciados genéticamente

Por primera vez, los investigadores han secuenciado completamente el genoma del calamar gigante. Esto nos dio la primera oportunidad real de desentrañar el misterio que rodea a estos «monstruos» de las profundidades del mar.

anillos de ventosa

En 1857, el naturalista danés Japetus Steenstrup fue el primero en contar elaboradas historias sobre barcos varados en el fondo del océano con la existencia real del calamar gigante ( Architeuthis dux ). Ahora, más de 160 años después, los investigadores de la Universidad de Copenhague en su país de origen secuenciaron por primera vez la composición genética completa del calamar Streenstrup. Cómo encontrar un calamar gigante real en la naturaleza, secuenciar el genoma de la escurridiza criatura resultó ser increíblemente difícil y lento. Sin embargo, valió la pena, porque no solo descubrimos algunos detalles sorprendentes sobre estos cefalópodos, sino que también nos ayudará a responder algunas de las antiguas preguntas que han rodeado a estos gigantes oceánicos durante cientos de años.

Muestras no cooperativas

El gran problema con la secuenciación genética de un calamar gigante es encontrar un calamar gigante con el que trabajar. Las muestras que pudimos recolectar generalmente están muertas cuando las encontramos, porque los calamares vivos permanecen en las aguas oscuras y profundas de los océanos abiertos. Por lo tanto, la mayoría de los especímenes de museo y laboratorio están parcialmente descompuestos, son muy viejos o están incompletos. Además, los productos químicos utilizados para conservar las muestras, como formalina y etanol, también degradan la calidad de las muestras de ADN que se pueden extraer de ellas. El investigador principal, Rute da Fonseca, que trabaja en la Universidad de Copenhague , le dijo a Science Daily“subestimaron” el desafío de la secuenciación del genoma y que este proyecto nos recuerda que hay muchas especies que requieren bioinformática y laboratorios optimizados individualmente. procedimientos”.

Juntar las piezas

La solución al problema vino de mezclar y combinar genes de diferentes muestras e incluso especies. Afortunadamente, los investigadores pudieron obtener un espécimen entero congelado capturado accidentalmente por pescadores en Nueva Zelanda. Les dio un modelo con el que trabajar, pero aún estaba incompleto. Para deducir los genes faltantes, el equipo utilizó varias muestras de ARNm (imágenes especulares de ADN monocatenario) de diferentes especies de calamares y pulpos para llenar los vacíos. Al extraer el ADN mitocondrial de las muestras del museo del calamar gigante, los investigadores también concluyeron que todas las muestras conocidas eran de la misma especie, por lo que pudieron concluir que el genoma que crearon es representativo de todos los calamares gigantes.

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Probar

Claramente, un proyecto genético enorme y complejo como este requirió mucho esfuerzo de colaboración para tener éxito. Un total de 45 investigadores de diversas instituciones de todo el mundo participaron en la creación y análisis del genoma, que se publicó en un artículo reciente en GigaScience . Sin embargo, el Dr. Fonesca cree que todo el trabajo ha valido la pena y dice que «estos nuevos resultados pueden revelar problemas evolutivos más destacados sobre esta especie limitada». Cualesquiera que sean los misterios que rodean al calamar gigante que este genoma pueda revelar, encontrar pistas sobre su huella genética será sin duda mucho más fácil que sumergirse miles de metros en el abismo para encontrarlas.

Un genoma gigante

Como era de esperar, el genoma final del cefalópodo gigante es igual de grande. En total, la secuencia consta de unos 2700 millones de bases de nucleótidos dispuestas en genes, o incluso menos de 3200 millones de bases, pero sigue siendo un récord para una especie de invertebrado. Los investigadores que participan en el estudio ya han comenzado a analizar los datos para ver qué secretos se esconden en ellos. «Un genoma es el primer paso para responder muchas preguntas sobre la biología de estos extraños animales», dijo a Science Daily Caroline Albertine, del Laboratorio Biológico Marino de Woods Hole (Estados Unidos). Forma parte de un equipo que estudia qué genes reconocibles están en la secuencia y cuáles son completamente nuevos.

¿Cómo han crecido tanto?

Uno de los grandes misterios que los científicos esperan resolver con el genoma recién secuenciado es cómo estos invertebrados consiguieron hacerse tan grandes. A pesar de su nombre, el calamar gigante no es la mayor especie de pulpo conocida. Ese título pertenece al aún más esquivo calamar gigante (Mesonychoteuthis hamiltoni), que se cree que pesa alrededor de media tonelada. Sin embargo, con una longitud de unos 13 metros, el calamar gigante sigue siendo un Goliat comparable entre los invertebrados.
Una de las teorías sobre cómo pudo crecer tanto a lo largo del tiempo se basa en lo que se conoce como duplicación del genoma completo. En este proceso, los genes del desarrollo se duplican durante la evolución, permitiendo el desarrollo de estructuras más grandes, como es el caso de la mayoría de los grandes vertebrados. Sin embargo, el genoma del calamar gigante sólo tiene una copia, por lo que alcanzó su tamaño por una vía completamente diferente y desconocida. Una explicación podría ser el mayor número de genes que codifican proteínas en comparación con nosotros. Su genoma muestra que tienen más del 50% de genes que nosotros, a pesar de su genoma más corto. Sin embargo, es necesario investigar más caso por caso para establecer este hecho.

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Inteligencia masiva

Un área en la que el genoma ha proporcionado algunas respuestas es la inteligencia de los cefalópodos. Hace tiempo que sabemos que los cefalópodos, especialmente los pulpos, se encuentran entre los animales marinos más inteligentes. Pero nos cuesta entender por qué es así, principalmente porque su anatomía es muy ajena a la nuestra. La secuenciación de los genomas de los cefalópodos también es un campo relativamente nuevo, ya que solo se inició en 2015. La nueva secuencia del calamar gigante confirma que los genes responsables pueden ser universales en todo el grupo de animales. Estos genes pertenecen a una familia de protocadherinas que no se encuentran comúnmente en otros grupos de vertebrados. Las 100 variaciones encontradas en el nuevo genoma podrían explicar por qué los cefalópodos pueden desarrollar un cerebro de nivel vertebrado en un cuerpo vertebrado.

Otro grupo de genes que se encuentran en los cefalópodos son las reflexinas. Estos genes codifican las proteínas que dan a los cefalópodos su iridiscencia y camuflaje, produciendo cromóforos y otros pigmentos que cambian el color de su piel. Este es otro ámbito de investigación para el que el genoma del calamar gigante es muy adecuado. Caroline Albertine cree que «el genoma del calamar gigante es un importante centro para entender qué hace que los cefalópodos sean cefalópodos» y que «puede ayudarnos a entender cómo surgen genes nuevos y novedosos en la evolución y el desarrollo».

Explorando las profundidades

Lo que sabemos hasta ahora sobre los calamares gigantes y otras criaturas de las profundidades marinas procede de antiguos relatos marinos y de ejemplares incompletos que han sido capturados accidentalmente o arrastrados hasta nuestras costas. En las últimas décadas se han llevado a cabo varias expediciones de gran envergadura y relativamente costosas para capturar u observar a estos escurridizos gigantes en su hábitat natural, pero la mayoría se han quedado con las manos vacías. El año pasado, los investigadores a bordo del buque de investigación OceanX Alucia, en el Golfo de México, consiguieron captar increíbles imágenes de calamares gigantes utilizando la RUV (véase el vídeo más abajo), pero incluso entonces nuestros conocimientos eran limitados. La secuenciación del genoma completo no es ni barata ni fácil, pero ofrece a los científicos una hoja de ruta para aprender más sobre estas criaturas difíciles de encontrar desde la comodidad de sus oficinas. Independientemente de lo que nos diga el nuevo genoma del calamar gigante, este estudio demuestra que el ADN puede ser la mejor forma de explorar las profundidades del mar.

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