I segreti del polpo svelati dalla scienza

Appartiene alla classe dei vertebrati ma è il più intelligente tra essi, con le sue capacità di elaborare risposte ai problemi e la sua istintiva inclinazione all’apprendimento: il polpo è sicuramente una delle creature più affascinanti e misteriose del regno animale e, oggi, gli scienziati conoscono un po’ meglio la sua natura dopo aver indagato a fondo nelle caratteristiche del suo patrimonio genetico.

«Il genoma di un alieno»

Per la prima volta, infatti, è stato sequenziato il genoma del polpo grazie ad un progetto internazionale condotto dalle università di Chicago, di Berkeley e dall’Okinawa Institute of Science and Technology nell’ambito del Cephalopod Sequencing Consortium; i risultati del lavoro sono stati resi noti attraverso un articolo pubblicato dalla rivista Nature e sembrano confermare come la fisiologia e l’apprendimento di questo cefalopode lo rendano molto vicino agli animali vertebrati.

Il polpo sembra essere completamente diverso da tutti gli altri animali, compresi i molluschi, con i suoi otto tentacoli prensili, il suo ampio cervello e le sue evolute capacità di problem solving. Lo zoologo britannico Martin Wells diceva che il polpo è un alieno. In questo senso, quindi, il nostro paper descrive il primo sequenziamento del genoma di un alieno. – Clifton Ragsdale, University of Chicago

Un cefalopode particolare

Il polpo appartiene, assieme a calamari, seppie ed altre creature, alla classe dei cefalopodi, molluschi la cui storia evolutiva si estende per oltre 500 milioni di anni, quindi precedente anche a quella delle prime piante terrestri. Avendo colonizzato l’oceano un po’ dappertutto e a qualunque profondità, hanno avuto bisogno di doti adattative uniche; tra tutti spicca certamente il polpo con i suoi tentacoli prensili dotati di chemiorecettori, gli occhi simili a quelli dei vertebrati, un sofisticato sistema di mimetismo, la capacità di rigenerare arti complessi e, soprattutto, un cervello che ne fa il più intelligente tra gli invertebrati. Per analizzare più da vicino queste caratteristiche, ed indagare nelle loro ragioni biologiche, gli autori del lavoro hanno sequenziato il genoma della specie Octopus bimaculoide, abitante delle coste della California.

I geni del polpo

Il genoma di questa creatura è formato da 2.7 miliardi di coppie di basi, con numerose sequenze ripetute; gli scienziati hanno identificato oltre 33.000 proteine codificanti, il che significa che il polpo ha un genoma più piccolo in termini di taglia ma con più geni di quello umano. La ricerca ha evidenziato che l’evoluzione del genoma del polpo è stata probabilmente guidata dall’espansione di poche specifiche famiglie di geni, il che ha portato ad un “mescolamento” e, quindi, all’emergere di nuovi geni. La più notevole espansione ha riguardato le protocaderine, famiglia di geni che regola lo sviluppo neuronale e le interazioni a breve distanza tra i neuroni: il genoma del polpo conta 168 di questi geni, ossia dieci volte in più degli altri invertebrati e più del doppio di molti mammiferi, favorendo così una specifica complessità del sistema nervoso basato sulle interazioni a breve raggio dei neuroni.

Un genoma "ri-disegnato"

Altra peculiarità del genoma del polpo è la notevole ampiezza dei riarrangiamenti genici. Nella gran parte delle specie, specifiche coorti di geni tendono a presentarsi vicine, qualora controllino parti diverse di un medesimo processo: nel caso dei geni Hox, spiegano i ricercatori, che regolano il piano di sviluppo dell’organismo, abbiamo a che fare con geni raggruppati assieme in quasi tutti gli animali. Per i polpi, invece, questi geni sono sparpagliati in tutto il genoma in assenza di apparenti collegamenti tra loro.

Sostanzialmente, quindi, il polpo presenta di base il genoma di un normale invertebrato con la particolarità, però, che questo risulta completamente riorganizzato, come se fosse stato messo «in un frullatore»: ciò ha portato i geni ad essere ri-posizionati in nuovi ambienti del genoma, con differenti fattori di regolazione.

Abilità mimetiche

Gli scienziati hanno individuato sei geni specifici coinvolti nei meccanismi che consentono agli animali di mimetizzarsi: nei polpi questi geni appaiono diversi rispetto a quelli degli altri cefalopodi, suggerendo l’esistenza di un singolo gene presente in un antenato ancestrale di questi molluschi dal quale si sarebbero evolute in maniera indipendente le diverse specie, a partire da circa 270 milioni di anni fa quando il lignaggio del polpo e quello del calamaro si separarono.