Tessa Montague, neurocientífica de la Universidad de Columbia, consiguió introducir con éxito un gen foráneo en una sepia, un hito sin precedentes en la biología de los cefalópodos que abre nuevas puertas al estudio del cerebro, la percepción y la evolución de la inteligencia.
Los siete ejemplares obtenidos por Montague contienen en cada una de sus células un gen sintético que codifica una proteína fluorescente. La modificación es hereditaria: sus huevos y su esperma también portan el gen, por lo que las crías nacen igualmente luminiscentes. El trabajo, publicado esta semana como preimpresión en bioRxiv, es la primera vez que se agrega con éxito un gen nuevo a un cefalópodo —grupo que incluye pulpos, calamares y sepias—, según informa Science.
La investigadora tuvo que inyectar más de 4.000 embriones antes de ver el primer resultado
El camino fue largo. Montague trabajó durante años bajo un microscopio en la oscuridad, manipulando embriones con pinzas de precisión milimétrica. La tarea implicó retirar decenas de capas de gelatina que recubren los huevos fertilizados, diseñar agujas con el ángulo exacto para atravesar el embrión casi invisible y garantizar la supervivencia de las crías tras la eclosión.
La investigadora terminó con lesiones en las muñecas y daños en la vista. CRISPR, el sistema de edición genética que prometía simplificar la intervención en cualquier organismo, resultó muy ineficiente en esta especie: hizo falta superar las 4.000 inyecciones antes de detectar células espermáticas fluorescentes en un único macho.
Ese macho era pequeño y rehuía a las hembras del tanque, pero con el tiempo estableció contacto. Un domingo por la mañana, Montague encontró una puesta de huevos. “Contuve la respiración, encendí el microscopio fluorescente, estaba brillando y rompí en llanto”, relató la investigadora, según recoge Science. “Fue uno de los mejores momentos de mi vida”, agregó.
Tras ese primer hallazgo, Montague incorporó una tecnología alternativa: los transposones, pequeñas unidades de ADN capaces de insertarse en lugares aleatorios del genoma. Para que las células produjeran la proteína fluorescente, fue necesario secuenciar por primera vez el genoma completo de la sepia, identificar las regiones genómicas vinculadas a la expresión génica y copiar esas secuencias en el casete de ADN. El proceso exigió meses adicionales de trabajo de laboratorio antes de dar resultados estables.
La victoria animó a otros laboratorios que buscan editar genéticamente al pulpo
El impacto del trabajo se extendió de inmediato a otros equipos. Joshua Rosenthal, biólogo de cefalópodos en el Marine Biological Laboratory, calificó el avance como “fantástico” y señaló que “abrirá muchas posibilidades”. Por su parte, Eve Seuntjens, neurobióloga del desarrollo en la Universidad KU Leuven de Bélgica, describió el logro como “súper, súper emocionante” e “inspirador para quienes quieren hacer este tipo de trabajo”.
Seuntjens trabaja en el primer pulpo modificado genéticamente: su equipo utilizó CRISPR para interrumpir un gen involucrado en el desarrollo temprano del cerebro, lo que resultó en embriones sin la región cerebral asociada a la memoria y el aprendizaje. La regulación europea prohíbe crear cefalópodos que puedan sufrir, por lo que estas crías nunca eclosionarán, pero Seuntjens planea usar los embriones para estudiar los tipos celulares del cerebro del pulpo y la evolución de la inteligencia.
Los cefalópodos fueron pioneros en neurociencia pero quedaron rezagados como organismos modelo
La historia de los cefalópodos en la ciencia es paradójica. En la década de 1950, los axones gigantes del calamar permitieron descubrir cómo las neuronas transmiten señales —uno de los fundamentos de la neurociencia moderna—.
Sin embargo, en biología molecular, estos animales “fueron dejados atrás por la carrera de los organismos modelo” mientras ratones, moscas y peces cebra acaparaban recursos e investigaciones, según explicó Carrie Albertin, bióloga de la Universidad de Harvard y coautora del estudio.
Esa concentración de esfuerzos en unas pocas especies fue autorreferencial: cuanto más se publicaba sobre su reproducción, genoma y biología, mayor era la ventaja de partida para nuevos investigadores. Los equipos que trabajan con cefalópodos, en cambio, deben aprender desde cero cómo mantener a cada especie en cautiverio, cómo se reproduce y cómo acceder a sus huevos para cualquier intervención genética. “La reproducción parece diferir de una especie a otra”, señaló Rosenthal.
El objetivo final es registrar en tiempo real cómo las neuronas controlan el camuflaje de la sepia
El logro del gen fluorescente es un paso intermedio. El propósito original de Montague es introducir genes que hagan brillar las neuronas cuando se activan, para rastrear en tiempo real cómo el cerebro de la sepia controla su camuflaje: la capacidad de copiar sobre su piel los patrones del entorno que percibe. “Las sepias pueden decirnos realmente qué ven”, había explicado la investigadora al inicio de su proyecto.
Ese nuevo objetivo implica un conjunto distinto de desafíos técnicos. Diseñar un cefalópodo transgénico, advirtió Montague, “requiere una pasión y un compromiso profundos que solo alguien que está construyendo toda su carrera sobre esto está dispuesto a tener”.
