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15 agosto 2015 6 15 /08 /agosto /2015 22:04
"The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties," Nature 524: 220 -224. 12 de agosto de 2015.
"The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties," Nature 524: 220 -224. 12 de agosto de 2015.

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Los cefalópodos son los invertebrados más inteligentes. Tienen grandes cerebros, altamente desarrollados, y han demostrado una gran capacidad de resolución de problemas complejos y de aprendizaje de comportamientos.

Ahora, un equipo internacional de científicos de la Universidad de Chicago, la Universidad de California en Berkeley (EE UU) y el Instituto de Okinawa de Ciencia y Tecnología (Japón) han secuenciado el genoma del pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides). Se trata del primer cefalópodo en ser totalmente secuenciado. Los resultados se publican en la revista Nature.

La secuenciación del genoma del pulpo revela la complejidad de este molusco

 

 
Portada de la revista 'Nature'

Portada de la revista 'Nature'

"El pulpo parece ser completamente diferente de todos los demás animales, incluso de otros moluscos, con sus ocho brazos, su gran cerebro y su capacidad de resolución de problemas inteligentes", dice Clifton Ragsdale, coautor del estudio y profesor asociado en los departamentos de Neurobiología y Biología de Organismos y Anatomía de la Universidad de Chicago. "El zoólogo británico Martin Wells dijo que el pulpo es un alien. En este sentido, nuestro trabajo describe el primer genoma secuenciado de un alien", añade.

El primer análisis del genoma completo de un pulpo revela características genómicas únicas en estos moluscos, que probablemente desempeñan un papel clave en la evolución de rasgos como su capacidad de camuflaje adaptativo y su sistema nervioso complejo.

"El zoólogo británico Martin Wells dijo que el pulpo es un 'alien'. En este sentido, describimos el primer genoma secuenciado de un 'alien'", dice Clifton Ragsdale

Los investigadores asignaron perfiles de expresión genética en 12 tejidos diferentes y descubrieron además diferencias notables con otros invertebrados, incluyendo reordenamientos genómicos generalizados y una gran expansión de una familia de genes implicados en el desarrollo neuronal, que se pensaba que era exclusiva de los vertebrados. También se han identificado cientos de genes específicos de los pulpos, muchos expresados en estructuras como el cerebro, la piel y las ventosas.

Según sus autores, este trabajo sirve como base para posteriores estudios evolutivos e investigaciones más profundas sobre los mecanismos genéticos y moleculares que subyacen de forma específica en los cefalópodos.

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Una historia de más de 500 millones de años

Los pulpos, junto con los calamares, las sepias y los nautilos, son cefalópodos, una clase de moluscos depredadores con una historia evolutiva que abarca más de 500 millones de años (mucho antes de que las plantas se trasladaran a la tierra). Habitan todos los océanos a diversas profundidades y poseen adaptaciones únicas, como brazos prensiles alineados con ventosas quimiosensoriales. Además, poseen la capacidad de regenerar sus extremidades complejas, ojos como los vertebrados y un sistema de camuflaje sofisticado.

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LOS PULPOS NO SIGUEN EL MAINSTREAM

Una característica única del genoma del pulpo parece ser la reordenación genómica radical.
En la mayoría de las especies, las cohortes específicas de genes tienden a estar muy juntas en el cromosoma. Sin embargo, la mayoría de los genes de pulpo no lo hacen, no muestran este tipo de conexiones.

Los genes Hox –un grupo que participa en el desarrollo de los organismos– controlan el desarrollo corporal y están agrupados en casi todos los animales. En los pulpos, por el contrario, estos genes se encuentran dispersos, por aquì y por allà, por todo el genoma, sin vínculos aparentes ...

Para el estudio de la genética de estos rasgos especializados, Ragsdale y su equipo secuenciaron el genoma de los pulpos con un alto nivel de cobertura, es decir, en promedio, cada par de bases fue secuenciado 60 veces.

Cerebro de corto alcance

El equipo estima que el genoma de Octopus bimaculoides tiene unos 2,7 mil millones de pares de bases, con numerosos tramos largos de secuencias repetidas. Se identificaron más de 33.000 genes codificadores de proteínas, lo que hace que el genoma del pulpo sea un poco más pequeño en tamaño que el genoma humano, pero con más genes. 

El genoma del pulpo es un poco más pequeño en tamaño que el genoma humano, pero con más genes

El gran tamaño del genoma del pulpo se atribuyó inicialmente a eventos de duplicación de todo el genoma durante su evolución, que puede conducir a un aumento de la diversidad y la complejidad genómica. Sin embargo, los científicos no encontraron ninguna evidencia de duplicaciones.

Por lo tanto, es probable que la evolución del genoma pulpo estuviera impulsada por la aparición de nuevos genes y la expansión de unas pocas familias de genes específicos. La más notable sería en las protocadherina (Pcdhs), una familia de genes que regulan las interacciones neuronales de desarrollo y de corto alcance entre las neuronas.  

El genoma del pulpo contiene 168 genes de este tipo, 10 veces más que otros invertebrados, y más del doble que los mamíferos. Hasta ahora se pensaba que solo los vertebrados poseían numerosos y diversos genes de las protocadherinas.

La hipótesis de los científicos es que como las neuronas de los cefalópodos carecen de mielina y no funcionan bien a través de largas distancias, estas protocadherinas fueron esenciales en la evolución del sistema nervioso de los pulpos cuya complejidad depende de las interacciones de corto alcance.

Reorganización genómica de su ADN

Este genoma se enriquece en transposones, también conocidos como ‘genes saltarines’, que pueden reorganizarse a sí mismos 

Una característica única del genoma pulpo parece ser la reordenación genómica generalizada. En la mayoría de las especies, las cohortes específicas de genes tienden a estar muy juntas en el cromosoma. Sin embargo, la mayoría de los genes de pulpo no muestran este tipo de conexiones.

Los genes Hox –un grupo que participa en el desarrollo de los organismos– controlan el desarrollo corporal y están agrupados en casi todos los animales. En los pulpos, por el contrario, estos genes se encuentran dispersos por todo el genoma sin vínculos aparentes.

El genoma del pulpo se enriquece en transposones, también conocidos como ‘genes saltarines’, que pueden reorganizarse a sí mismos en el genoma. Aunque su papel en los pulpos no es claro, el equipo encontró una expresión elevada de transposón en los tejidos neuronales.

"Con algunas notables excepciones, el pulpo tiene básicamente un genoma de un invertebrado normal que ha sido completamente reorganizado, como si se hubieran puesto en una licuadora y mezclado", explica Caroline Albertin, coautora de la investigación y estudiante graduada en el departamento de Biología de Organismos y Anatomía de la Universidad de Chicago. "Esto hace que los genes se coloquen en nuevos ambientes genómicos, con diferentes elementos reguladores, un hallazgo totalmente inesperado".

Referencia bibliográfica:

Caroline B. Albertin1, Oleg Simakov, Therese Mitros , Z. Yan Wang , Judit R. Pungor, Eric Edsinger-Gonzales, Sydney Brenner, Clifton W. Ragsdale y Daniel S. Rokhsar. "The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties," Nature 524: 220 -224. 12 de agosto de 2015. doi:10.1038/nature14668

Zona geográfica: España
Fuente: SINC

First Complete Octopus Genome Sequence Discovered

genome-glossaryScience is a wonderful and fascinating thing that never ceases to amaze us. Scientist’s now discovered the first complete genome sequence for any octopus. A genome is the complete set of genetic material in a cell or organism. To put it another way, a genome is like an instruction book on how to to recreate an organism. And also, how to know what that organism will need to maintain itself. The octopus sequence was published in Nature International Weekly Journal of Science. It was no easy task. The scientists first had to grow a California two-spot octopus in the lab. Discovering just what makes an octopus an octopus should unleash questions to answers which have puzzled scientists and layman alike. We all have been wondering how octopus use all those arms or how they become so smart? This is information will also help scientists determine how octopus, rarely fossilized, may have evolved. The genome sequence revealed some interesting stuff, for example, octopus can taste with their suckers. They also discovered that the comparatively large size of the octopus genome wasn’t due to duplication, like previously believed. Scientists believe the octopus has duplicated its genes through evolution, and acquired new genes. Talk about one smart octopus!! Genome sequencing is very complex and I certainly don’t speak the language, but I think it is clear that this knowledge discovery will yield new findings to a wealth of fields. MORE

https://www.reefs.com/blog/2015/08/13/first-complete-octopus-genome-sequence-discovered/

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Genomic organization and colinear expression patterns of Drosophila HOM genes and mammalian Hox genes.
Genomic organization and colinear expression patterns of Drosophila HOM genes and mammalian Hox genes.

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Hox genes (also known as homeotic genes) are a group of related genes that control the body plan of an embryo along the anterior-posterior (head-tail) axis. After the embryonic segments have formed, the Hox proteins determine the type ofsegment structures (e.g. legs, antennae, and wings in fruit flies or the different types of vertebrae in humans) that will form on a given segment. Hox proteins thus confer segmental identity, but do not form the actual segments themselves.[1]

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https://en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene

 

Hox genes are defined as having the following properties:

  • their protein product is a transcription factor
  • they contain a DNA sequence known as the homeobox
  • in many animals, the organization of the Hox genes of the chromosome is the same as the order of their expression along the anterior-posterior axis of the developing animal, and are thus said to display colinearity.[2]

 
Homeobox gene expression in Drosophila melanogaster

 

Drosophila melanogaster is an important model for understanding body plan generation and evolution. The general principles of Hox gene function and logic elucidated in flies will apply to all bilaterian organisms, including humans. Drosophila, like all insects, has eight Hox genes. These are clustered into two complexes, both of which are located on chromosome 3. The Antennapedia complex (not to be confused with theAntp gene) consists of five genes: labial (lab), proboscipedia (pb), deformed (Dfd), sex combs reduced (Scr), and Antennapedia (Antp). The Bithorax complex, named after the Ultrabithorax gene, consists of the remaining three genes: Ultrabithorax (Ubx), abdominal-A (abd-A) and abdominal-B (abd-B).

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene

https://en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene

 

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en Ciencias Innovación Tecnología BIOLOGIA MARINA FRONTERAS DE LA BIOLOGÍA
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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