Los pulpos son capaces de detectar señales químicas de microbiomas con sus brazos

Un pulpo explora el fondo marino con sus ocho brazos, pero lo que percibe va más allá de la textura de las rocas o la temperatura del agua. Según un estudio reciente de la Universidad de Harvard, estos animales pueden detectar señales químicas emitidas por los microbiomas que recubren presas y huevos, mediante receptores especializados en sus ventosas.

El hallazgo, publicado el martes en la revista Cell, describe un mecanismo sensorial que permite a los pulpos tomar decisiones relacionadas con la alimentación y el cuidado de sus crías.

De acuerdo con la información difundida por Harvard, el descubrimiento también resalta el papel fundamental de los microbios en la vida animal.

El sistema sensorial del pulpo: saborear al tacto

El pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides) posee un sistema nervioso inusual: la mayor parte de sus 500 millones de neuronas se encuentra en sus brazos. Estas estructuras funcionan como lenguas musculosas capaces de explorar el entorno.

Cada ventosa contiene unas 10.000 células sensoriales, lo que dota al animal de una capacidad única para saborear mediante el contacto.

De acuerdo con Harvard, este sistema sensorial permite al pulpo interpretar señales químicas liberadas por comunidades bacterianas que cubren muchas superficies submarinas. A través de esta información, puede evaluar si una presa es apta para el consumo o si un huevo debe ser expulsado del nido.

“El pulpo detecta los químicos producidos por ciertos microbios... para distinguir la vitalidad de estas superficies”, explicó Rebecka Sepela, investigadora posdoctoral y autora principal del estudio, en declaraciones recogidas por Harvard.

La investigación sobre los receptores quimio-táctiles en pulpos no es nueva. En 2020, el laboratorio dirigido por Nicholas Bellono describió cómo estos receptores permiten “saborear al tacto”.

En 2023, el mismo grupo analizó su evolución, señalando que derivan de receptores de acetilcolina ancestrales, aunque presentan diferencias importantes respecto a otros cefalópodos, como los calamares.

Observaciones de comportamiento y microbiomas

Para comprender qué detectan estos receptores, el equipo de Bellono adoptó un enfoque centrado en el comportamiento del animal. Mantuvieron ejemplares de Octopus bimaculoides en tanques de agua salada con tapas aseguradas, dado que los pulpos son capaces de abrir sus propios acuarios.

Durante las observaciones, dos tipos de objetos provocaron reacciones notables en los animales: caparazones de cangrejos violinistas, su alimento preferido, y huevos de pulpo. “Fue un enfoque muy centrado en el pulpo”, señaló Sepela.

“Al mantener al animal en el centro del estudio, pudimos identificar moléculas en el entorno que realmente son significativas para él”, dijo.

Los pulpos se alimentaban de cangrejos vivos, pero rechazaban aquellos en descomposición. Las madres limpiaban con esmero sus puestas, aunque ocasionalmente expulsaban huevos muertos o infértiles.

Al analizar estos materiales bajo el microscopio electrónico, los investigadores identificaron diferencias en sus comunidades microbianas: los cangrejos vivos albergaban pocos microbios en sus caparazones, mientras que los descompuestos presentaban una gran diversidad bacteriana.

Del mismo modo, los huevos rechazados estaban recubiertos por bacterias espirales, ausentes en los huevos sanos.

Identificación molecular de señales bacterianas

El equipo de Harvard complementó estas observaciones con análisis moleculares. Utilizó técnicas de secuenciación de ARN para determinar la composición y abundancia de los microbiomas en presas y huevos, y examinó las moléculas emitidas por estos microbios y sus efectos en los pulpos.

Para ello, cultivaron unas 300 cepas de bacterias marinas y analizaron su interacción con receptores quimio-táctiles clonados en el laboratorio. Algunas activaban receptores específicos del pulpo.

Uno de los descubrimientos más relevantes fue la identificación de una molécula presente en los huevos que solían ser rechazados. Al fabricar un huevo artificial, recubrirlo con esta sustancia e introducirlo en un nido, la madre lo expulsó tras un breve reconocimiento.

Estos resultados indicaron que los microbiomas de superficies ecológicamente relevante, como presas y huevos, interactúan directamente con los receptores sensoriales del pulpo, guiando su comportamiento alimentario y reproductivo.

Según el informe de Harvard, las señales químicas emitidas por los microbiomas activan estos receptores, desencadenando mecanismos de activación, permeabilidad iónica y transducción de señales que influyen en las decisiones del animal.

Microbiomas y evolución sensorial

Los microbios, como bacterias, arqueas, hongos, protozoos y virus, son los organismos más abundantes del planeta. Un ser humano alberga aproximadamente 39 billones de microbios, y la Tierra contiene una diversidad inmensa de comunidades microbianas o microbiomas.

Mientras la investigación sobre microbiomas suele centrarse en su relación con los hospedadores, como el papel de las bacterias intestinales en la digestión, el estudio de Harvard se enfoca en cómo los animales interactúan con microbios externos.

“Hay mucho más por explorar”, afirmó Bellono, profesor de biología molecular y celular, según Harvard. “Los microbios están presentes en casi todas las superficies. Tuvimos un buen sistema para observar esto en el pulpo, pero eso no significa que no ocurra en otros seres vivos”.

Según Harvard, estas interacciones contribuyeron a la evolución de los sistemas quimiosensoriales y fotosensoriales en diversas especies, como nematodos, moscas y mamíferos. En estos casos, los productos microbianos pueden señalar la presencia de patógenos, alimentos o el estado de salud de otros individuos.

En el caso del pulpo, la capacidad de detectar señales químicas mediante receptores especializados representa una adaptación evolutiva a un entorno saturado de información microbiana.

Colaboraciones científicas y continuidad en la investigación

El estudio publicado fue desarrollado por el laboratorio de Bellono en la Universidad de Harvard, en colaboración con el equipo de Jon Clardy en la Harvard Medical School y el grupo de Ryan Hibbs en la Universidad de California, San Diego.

La investigación forma parte de una línea continua en el laboratorio de Bellono, que exploró la estructura y evolución de los receptores quimio-táctiles en cefalópodos durante los últimos años.

“Los microbios están presentes en casi todas las superficies. Tuvimos un buen sistema para observar esto en el pulpo, pero eso no significa que no ocurra en otros seres vivos”, reiteró Bellono, según Harvard.