El cerebro es la estructura más compleja del universo conocido y ha evolucionado más de una vez

Cómo, por qué y cuándo evolucionaron el cerebro y las neuronas constituye uno de los mayores misterios no resueltos. Según las investigaciones de nuestro equipo (Laboratorio del Profesor Leonid Moroz, de la Universidad de Florida), la respuesta aguarda en el mar y en los océanos abiertos. Para muchos parece paradójico, pero el atajo para entender nuestros recuerdos y la cognición, para curar trastornos neurológicos, para establecer la medicina regenerativa del futuro e incluso tender vías hacia la inmortalidad, pasa por el mar. Nos guste o no, no hay otro camino.

Cobrando la red de plancton a bordo del Vinson.

El secreto lo encierra la enigmática especie de plancton denominada ctenóforo. Estas hermosas y frágiles criaturas son pelágicas, lo que significa que sólo viven en aguas abiertas, y la mayoría de estas especies son inaccesibles para la investigación en laboratorios terrestres. También son depredadoras. 

Ni siquiera sabemos exactamente cuántas especies de ctenóforos, entre otras, existen en nuestros océanos; la biología de la mayoría de éstas sigue mostrándose esquiva. Sin embargo, estos ctenóforos de los mares pueden recogerse eficazmente durante las exploraciones marinas, como la del actual viaje transatlántico a bordo del Vinson of Antarctica, que sigue los pasos del famoso viaje efectuado por Darwin hace más de ciento ochenta años.

Imagen de un ctenóforo

Los datos recabados de sólo unas pocas especies de ctenóforos (previamente investigadas por medio de modernas tecnologías fisiológicas y genómicas), aportaron soluciones provocativas y sorprendentes de la mismísima configuración de los sistemas neuronales. En efecto, en plural: ¡los «diseños»! Investigaciones recientes de nuestro laboratorio sugieren que las neuronas evolucionaron más de 3 veces y que los cerebros complejos centralizados lo hicieron más de 20 veces (consultar referencias 1 y 2). No esperábamos que la investigación genómica indicase también que los músculos y muchos otros atributos animales evolucionaron independientemente en los ctenóforos (ref. 3). Con estos diseños moleculares tan inusuales, los ctenóforos son notablemente diferentes del resto de los animales marinos y se han ganado su apelativo de verdaderos alienígenas del mar.

Más sorprendente si cabe es el hallazgo de que los ctenóforos podrían contener no uno, sino dos sistemas neuronales, y quizá un cerebro elemental (refs. 4 y 5); o que algunos de los ctenóforos pueden regenerar eficazmente las neuronas y el cerebro elemental (también llamado órgano aboral) en pocos días, así como curar las heridas en cuestión de horas.

Incluso durante las primeras semanas de viaje del Proyecto Atlas del Genoma Oceánico (OGAP, por sus siglas en inglés) y el muestreo de plancton (cerca de las islas Canarias y Cabo Verde) proporcionaron muestras únicas de ctenóforos (ver imágenes) para un análisis más profundo a escala del genoma y para descifrar aún mejor los orígenes de la organización neuronal y la cognición elemental.

Referencias:

1. Moroz LL, Romanova DY, Kohn AB. 2021. «Neural versus alternative integrative systems: molecular insights into origins of neurotransmitters». Phil. Trans. R. Soc. B 376: 20190762. https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0762

2. Moroz LL, Kohn AB. 2016. «Independent origins of neurons and synapses: insights from ctenophores». Phil. Trans. R. Soc. B 371, 20150041. doi:10.1098/ rstb.2015.0041

3. Moroz LL et al. 2014, «The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems». Nature 510, 109-114. doi:10.1038/nature13400

4. Norekian TP, Moroz LL. 2020. «Comparative neuroanatomy of ctenophores: neural and muscular systems in Euplokamis dunlapae and related species». J. Comp. Neurol. 528, 481-501. doi:10.1002/cne. 24770

5. Moroz LL. 2015. «Convergent evolution of neural systems in ctenophores». J. Exp. Biol. 218, 598-611. doi:10.1242/jeb.110692

Dr. Leonid L. Moroz

Universidad de Florida, USA