Los brazos del pulpo, calamar y sepia evolucionaron para "saborear" diferentes compuestos.

Las personas tienen gustos diferentes. Resulta que los pulpos, calamares y sepias también los tienen.

Estos cefalópodos de cuerpo blando tienen proteínas en las ventosas a lo largo de sus tentáculos que les permiten "gustar" tocando objetos. Pero las especies han evolucionado para detectar diferentes compuestos, informaron los investigadores en dos estudios publicados en la revista Nature el 13 de abril. Y los gustos diferentes pueden estar ligados a los estilos de caza de las especies.

Todas las especies tienen versiones modificadas de proteínas llamadas receptores de neurotransmisores, que detectan los químicos del cerebro. La evolución transformó las proteínas cerebrales para desempeñar nuevos roles como proteínas de percepción de sabor. Sin embargo, la evolución del pulpo los llevó a desarrollar un gusto por cosas grasosas, mientras que la evolución de los calamares y las sepias ajustó las proteínas cerebrales para detectar compuestos amargos, descubrieron los investigadores.

"Este es un sistema sensorial completamente nuevo", dice Maude Baldwin, bióloga evolutiva del Instituto Max Planck para la Inteligencia Biológica en Seewiesen, Alemania, quien no participó en el trabajo. "Juntos, estos artículos ofrecen una visión sin precedentes de cómo evolucionan los sistemas sensoriales".

El estudio de los receptores de los cefalópodos también podría arrojar luz sobre cómo evolucionaron las proteínas de percepción del sabor humano. "Esto mejora enormemente nuestra comprensión de cómo evolucionan las proteínas en general", dice Baldwin, así como cómo las proteínas e incluso los organismos enteros adquieren nuevas funciones.

En un estudio anterior, el fisiólogo Nicholas Bellono de Harvard y sus colegas descubrieron que las proteínas en forma de barril conocidas como receptores quimio táctiles en las ventosas de los pulpos de dos manchas de California (Octopus bimaculoides) les permiten detectar terpenos - moléculas "grasas" insolubles - con sus brazos.

Para obtener una mirada detallada de estas proteínas, Bellono se asoció con el biólogo estructural Ryan Hibbs de la Universidad del Centro Médico del Suroeste de Texas en Dallas. Hibbs y sus colegas utilizaron la criomicroscopía electrónica para examinar la estructura tridimensional de la proteína.

Al observar la estructura de la proteína del pulpo, los investigadores encontraron una molécula inesperadamente grande atrapada en un bolsillo especial utilizado para detectar ciertos productos químicos. Encontrar una molécula atrapada en uno de estos bolsillos puede dar pistas sobre la función de la proteína.

La molécula misteriosa resultó ser parte del detergente que los investigadores usaron para preparar la proteína para el microscopio. Eso es muy diferente de los tipos de moléculas que se unen a los receptores de neurotransmisores a partir de los cuales evolucionaron los receptores quimiotáctiles, dice Hibbs, ahora en la Universidad de California, San Diego. "Los neurotransmisores son pequeños y solubles. Esto es voluminoso y grasoso".

Al probar una variedad de moléculas recolectadas de laboratorios vecinos, el equipo de Bellono determinó que los receptores del pulpo pueden detectar una variedad de moléculas "grasas y pegajosas" que no se disuelven en agua. Debido a que los pulpos sienten a su presa, tiene sentido que sus receptores de sabor evolucionaron para detectar moléculas que permanecen pegadas a las superficies submarinas como las conchas de cangrejo o sus propios huevos, en lugar de productos químicos pequeños que se difunden fácilmente en el agua, dice Hibbs.

Pero los pulpos no parecen encontrar todas las moléculas grasosas sabrosas. En un experimento, los investigadores probaron la respuesta de un tentáculo cercenado a uno de estos compuestos. El brazo se retiró del dispositivo de medición y salió del baño.

Para ver si otros cefalópodos comparten los gustos de los pulpos, los investigadores recurrieron a análisis genéticos. Los pulpos tienen 26 genes que codifican una proteína de receptor quimiotáctil ligeramente diferente cada uno. Esas proteínas pueden juntarse en combinaciones de cinco para detectar una amplia variedad de moléculas, encontró el equipo.

Examinando los genes de los calamares y las sepias, los investigadores descubrieron que estas especies de cefalópodos también tienen receptores de neurotransmisores modificados en sus ventosas. Pero algunos de los receptores de calamares y sepias detectan compuestos amargos que pueden difundirse en el agua, no los grasosos que saborean los pulpos (los calamares también pueden saborear algunos terpenos, pero no todas las moléculas grasosas que detectan los pulpos).

Los compuestos amargos son a menudo una señal de que algo está estropeado o es venenoso, así que los animales suelen evitar los compuestos amargos, dice Harold Zakon, neurocientífico y biólogo evolutivo de la Universidad de Texas en Austin, quien no participó en el trabajo.

Los compuestos amargos también hicieron que los calamares rechazaran la comida. Los calamares que recibieron camarones empapados en un compuesto amargo manipulado manejaban el alimento más tiempo antes de comerlo de lo que lo hacían con la presa sin tratar. O los calamares rechazaban los camarones amargos, algo que los investigadores nunca vieron que los animales hicieran con la presa regular.

The type of receptors the species have reflect their hunting strategies. Octopuses ”explore everything with their arms,” Bellono says, and likely use chemotactile receptors to guide their explorations. While octopuses use sight to catch prey out in the light of day, chemotactile receptors help them hunt in the dark and to find prey hidden in cracks and crevices, Bellono says. Squid and cuttlefish are ambush predators that rely on eyesight alone. The bitter receptors help squid decide whether to eat their prey only after they have it in their grasp.

The octopus and squid receptors evolved about 300 million years ago, early in the species’ histories. But it’s impossible to tell whether hunting style or receptor type came first or if the traits evolved together.

Octopuses also have another type of chemotactile receptor, the researchers found, but they don’t yet know what sorts of molecules those receptors sense.

It will take years to work out the details of what all the cephalopods’ receptors detect and how they influence animals’ behavior, Zakon says. “This is really a first announcement that these receptors have changed in fundamentally important ways.”