El Descubrimiento de Una Amplia Edición Adaptativa del ARN en el Transcriptoma del Pulpo Pone de Manifiesto la Inteligencia a Nivel Molecular

Los cefalópodos alienígenas son ahora aún más interesantes: los científicos han descubierto que los pulpos pueden recodificar su transcriptoma para optimizar la función neuronal en diferentes condiciones ambientales.

Por: William Brown, Científico de Resonance Science Foundation

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La física de la inteligencia

Un logro significativo de la ciencia en los últimos cien años ha sido eliminar las explicaciones sobrenaturales y mágicas de los fenómenos naturales e inculcar en la mente moderna la capacidad de conceptualizar los fenómenos naturales como procesos totalmente mecánicos. Esto nos ha permitido comprender con precisión matemática innumerables fenómenos naturales. A partir de este progreso, ahora la perspectiva predominante y convencional es considerar todos los procesos como fundamentalmente mecanicistas. Esto tiene una ramificación interesante en el tema de la inteligencia natural, ya que en el canon de la teoría científica convencional, no hay inteligencia innata dentro del universo: tienes sistemas que replican la inteligencia, a través de la mecánica, pero esos sistemas naturales no son esencialmente diferentes de las máquinas hechas por el hombre que pueden tener funciones de la maquinaria que parecen inteligentes, pero son fundamentalmente sin vida y ciegos.

En los casos en los que existe una inteligencia extraña observable, como el sistema biológico, la mente científica convencional evocará la computación; el cerebro es computacional (una máquina) que produce comportamientos, algunos de los cuales podrían parecer volitivos, pero son fundamentalmente deterministas y predecibles a partir de la programación de la máquina (en este caso, el cableado neuronal del modelo cerebro-como-computador). También hay algoritmos genéticos que determinan computacionalmente los rasgos evolutivos, y los comportamientos aparentemente inteligentes de los animales son meros instintos programados por los circuitos genéticos, es decir, los animales no poseen realmente inteligencia; ese comportamiento que parece exhibir inteligencia innata es sólo superficial y en un nivel básico se simula a partir de algoritmos genéticos programados subyacentes y predecibles.

Así pues, la mecánica y la computación generan una inteligencia en el universo que es, en efecto, superficial. Una de las principales razones de la fuerte resistencia de la ciencia a aceptar la inteligencia innata, quizá, es que abre la puerta a percibir la sentiencia natural, lo que conduce a cuestiones de teleología, y esto a su vez invita a perspectivas filosóficas o incluso espirituales que la ciencia dura quiere evitar o ignorar. Pero éstas no son las dos únicas alternativas, existe una forma científica de entender la inteligencia innata que no invita al pensamiento mágico, sino que considera la conectividad intrínseca e integral de todos los sistemas como una dinámica autoorganizativa que engendra en su interior una sentiencia y una volición naturales.

A la escala más fundamental, el universo es un campo cuántico singular, y existe un flujo continuo de energía e información a través de este campo. Este flujo de información, al coordinarse a través de la geometría de múltiples conexiones de la red de entrelazamiento del espacio (espaciomemoria), anima al universo con cualidades de una inteligencia innata presente en la dinámica de autoorganización, de hecho una hiperinteligencia y una sentiencia natural, que no es el resultado de la computación o de un mecanismo de relojería, sino que se debe a la interrelación (a menudo no local) entre todos los subsistemas del universo, que se autoorganizan sinérgicamente en un sistema hiperinteligente totalmente cooperativo e interconectado.

En la exploración de este concepto clave, exploraremos aquí la comprensión de que la inteligencia en el sistema biológico no se restringe a un sistema nervioso central complejo, como el cerebro. El procesamiento de la información ambiental y de la información de los estados internos -que genera la direccionalidad inteligente de las operaciones celulares- reside a un nivel mucho más primordial que las redes neuronales, en el corazón de la célula, en las redes moleculares genéticas, morfogénicas y metabólicas de la célula, que necesariamente operan a nivel cuántico y, por tanto, implican una dinámica no local de las funciones de onda.

Puesto que la inteligencia demostrable que observamos en la actividad neuronal surge evolutivamente de la inteligencia de las redes moleculares de la célula, que posee la misma calidad de procesamiento de la información que normalmente sólo se atribuye a las redes neuronales enteras, como resultado de ser un sistema holo-fractal con función cognitiva libre de escala, no debería sorprendernos encontrar inteligencia operativa dentro de la maquinaria genética del sistema vivo, ya que son las redes morfogénicas -el intercambio de información transtemporal en la red espaciomemoria- la raíz última de la inteligencia en el organismo, y como hemos postulado en trabajos anteriores, esta hiperinteligencia está presente incluso en las redes bioquímicas y en los circuitos genéticos del sistema vivo.

En una observación directa de esta inteligencia a nivel molecular, un estudio reciente ha descubierto una amplia edición adaptativa del ARN en el transcriptoma del pulpo en respuesta a las condiciones ambientales. La investigación demuestra que los cefalópodos pueden adaptarse a los cambios de temperatura modificando su código genético para alterar las proteínas que producen sus células nerviosas.

La edición del ARN dependiente de la temperatura en cefalópodos recodifica ampliamente el proteoma neural

Todos hemos oído hablar del genoma, que está relativamente (aunque no del todo [1]) establecido desde el principio con el código y los cassettes genéticos que un organismo tendrá durante su vida útil. Existe un cuerpo complementario de código genético que, si bien no es el centro de atención con tanta frecuencia, es más dinámico que el genoma, donde ocurre gran parte de la acción de convertir un genotipo en un fenotipo, y esto se denomina transcriptoma. Los genes codificados por las secuencias de pares de bases nucleotídicas del ADN se transcriben en transcritos mensajeros intermedios de ARN (ARNm) que forman el transcriptoma, donde tienen lugar muchos eventos de edición genética antes de que los transcritos de ARNm procesados se exporten del núcleo al citoplasma, donde la maquinaria de síntesis de polipéptidos del ribosoma puede acceder al código para traducirlo en la proteína especificada.

La edición del ARN es uno de estos procesos, una clase de modificación epigenética, y se produce cuando se cambia el código nucleotídico; por ejemplo, la edición de una base de adenosina a una base de inosina, que es leída de forma diferente por la maquinaria de traducción del ribosoma-ARNt. La edición del ARN es un proceso epigenético muy extendido que puede alterar la secuencia de aminoácidos de las proteínas y que se denomina "recodificación". Se ha descubierto que en los cefalópodos -más que en cualquier otra especie estudiada hasta ahora- la mayoría de los transcritos se recodifican, y se plantea la hipótesis de que la recodificación es una estrategia adaptativa para generar plasticidad fenotípica. La edición de adenosina a inosina (A-to-I) se da ampliamente en los animales y cumple muchas funciones, entre ellas la regulación y diversificación de los ARNm [2].

En la mayoría de los animales, la recodificación a través de la edición del ARN es relativamente rara; por ejemplo, la recodificación constituye menos del 1% de todos los sitios de edición reportados en humanos [3]. En cambio, la recodificación del ARN es muy frecuente en los cefalópodos de cuerpo blando [4]: el 60% de todos los ARNm se recodifican en calamares, pulpos y sepias [5]. La secuenciación del ARN ha revelado decenas de miles de sitios de recodificación en los transcriptomas de estos animales, y la mayoría de los transcritos recodificados albergan múltiples sitios de recodificación. Por tanto, la recodificación del ARN en los cefalópodos tiene el potencial de diversificar drásticamente el proteoma. Aunque no tan extensa como la de los cefalópodos, el único otro organismo con un nivel comparable de recodificación es el ser humano, concretamente en el tejido neuronal de procesamiento de la información. Así pues, es interesante que, a pesar de la distancia evolutiva entre los humanos y los cefalópodos, que son auténticos organismos alienígenas comparados con nuestra biología, exista una evolución convergente  de las redes de edición genética del ARN que está directamente correlacionada con las capacidades cognitivas de orden superior [6]. La inteligencia demostrable de estas dos especies está arraigada en una inteligencia a nivel molecular de detección ambiental con edición de ARN rápidamente adaptativa y plasticidad del proteoma.

^{Figura 1. Los cefalópodos activan la edición de ARN de A a I para modificar epigenéticamente los transcritos de ARNm y generar nuevas variantes proteicas. La recodificación de ARN en calamares especifica variantes únicas de cinesina con actividades distintas en diferentes tejidos y en respuesta a cambios en la temperatura del agua de mar, y los sitios de recodificación de cefalópodos proporcionan una guía para identificar sustituciones funcionales en proteínas motoras de no cefalópodos. La edición del ARN en los calamares especifica variantes únicas de la proteína cinesina en diferentes tejidos. Las variantes únicas de cinesina se producen de forma aguda en respuesta a la temperatura del agua de mar. Las variantes de cinesina específicas del frío aumentan la motilidad de una sola molécula en el frío. Los editomas de cefalópodos (conjunto de transcritos de ARNm editados) pueden revelar sustituciones funcionales en proteínas de no cefalópodos. Imagen y descripción de la imagen de: [4] K. J. Rangan y S. L. Reck-Peterson, "RNA recoding in cephalopods tailors microtubule motor protein function," Cell, vol. 186, no. 12, pp. 2531-2543.e11, Jun. 2023.}

En un nuevo estudio [7], Joshua Rosenthal del Laboratorio Biológico Marino de Woods Hole (Massachusetts), y sus colegas, comprobaron cómo respondían los pulpos californianos de dos manchas (Octopus bimaculoides) a los cambios de temperatura del agua en tanques. Cambiaron gradualmente la temperatura a unos 13°C (55°F) en un grupo y a 22°C (72°F) en otro. Los pulpos del tanque más frío hicieron más de 13.000 modificaciones en su ARN que provocaron cambios en las proteínas resultantes, vitales para los procesos neuronales.

En dos ejemplos muy sensibles a la temperatura, se descubrió que la recodificación ajusta la función de las proteínas, una respuesta inteligente a nivel molecular. Una de las variantes identificadas fue una proteína neuronal llamada sinaptotagmina, componente clave de la liberación de neurotransmisores dependientes del Ca²⁺. En el estudio, las estructuras cristalinas y los experimentos de apoyo revelaron que la edición altera la unión del Ca²⁺, optimizando la liberación del neurotransmisor para determinadas temperaturas ambientales. La segunda proteína, también implicada en la neurofisiología, es la cinesina-1, una proteína motora que impulsa el transporte axonal a lo largo del  haz filamentoso de microtúbulos centrales —la edición regula la velocidad de transporte hacia los microtúbulos. El muestreo estacional de especímenes capturados en libertad indica que la edición dependiente de la temperatura también se produce sobre el terreno. Estos datos demuestran que la edición de A a I ajusta la función neurofisiológica en respuesta a la temperatura en los pulpos y, muy probablemente, en otros cefalópodos.

_{Figura 2. Los pulpos utilizan la edición de ARN para responder rápidamente a los cambios de temperatura ambiental alterando la función de las proteínas. Octopus bimaculoides aumenta la edición de ARN A a I en > 13 000 sitios cuando se encuentra en temperaturas frías. Los cambios de edición ocurren en cuestión de horas y se observan en poblaciones silvestres. Como ejemplo funcional, un sitio inducido por frío altera la motilidad de la cinesina, otro sitio inducido por frío altera la afinidad de unión a Ca²⁺ en la proteína de fusión de vesículas sinaptotagmina. Imagen y descripción de la imagen de: [7] M. A. Birk et al., "Edición de ARN dependiente de la temperatura en pulpo recodifica ampliamente el proteoma neural", Cell, vol. 186, núm. 12, págs. 2544-2555.e13, junio de 2023.}

_{Ciencia Unificada - En Perspectiva}

En nuestros artículos sobre Ciencia Unificada nos centramos a menudo en experimentos y teorías que avanzan en la física unificada, que es una unificación matemática y conceptual de todas las fuerzas, constantes, propiedades, dinámicas e interacciones de la materia y la energía desde la escala cuántica a la cosmológica (véase la investigación sobre unificación invariante de escala de Nassim Haramein y Olivier Alirol scale invariant unification research). Sin embargo, nos interesa mucho más que el campo de la física; una de las razones por las que nos referimos a la ciencia unificada es porque estamos ampliando activamente el concepto de física unificada para incluir una descripción unificada de toda la materia organizada del universo, que va más allá de la física cuántica y la relatividad y se extiende a la química, la biología, la psicología, los sistemas complejos y la inteligencia en el universo.

Así, por ejemplo, podemos observar la dinámica de la gravedad cuántica operativa en el sistema biológico [8], donde la geometría del espaciotiempo subyacente de las funciones de onda cuánticas entrelazadas de las macromoléculas dirige las redes bioquímicas de la célula y el intercambio de información acoplado del sistema biológico con la red de información universal del espaciomemoria. Donde las señales no locales se intercambian de forma casi instantánea, independientemente de la distancia en el espacio o el tiempo, a través de microagujeros de gusano que se manifiestan como dinámicas de tunelización cuántica. Nuestro trabajo para unificar la ciencia puede adelantarse un poco a su tiempo, ya que los científicos más convencionales probablemente consideran la gravedad cuántica y la biología como dos mundos separados y distintos, que no tienen nada que ver entre sí. Por supuesto, esta es la falacia de una perspectiva miope y no sincrética, y el tiempo y la ciencia observacional y el experimento llegarán, con el tiempo, a mostrar el vínculo indeleble e innato entre estos dos dominios, y de hecho la interconexión innata de todos los dominios dentro del universo.

En nuestro trabajo sobre la Red Unificada de Espaciomemoria uno de nuestros postulados principales es que la evolución implica mecanismos no aleatorios que tienen direccionalidad en función del flujo de información constitutivo a través de la arquitectura de conectividad del espaciomemoria que subyace a la dinámica autoorganizativa y a la inteligencia del sistema. Un ejemplo de ello son los procesos de alimentación-retroalimentación y memoria de la información que tienen lugar en el dominio molecular del sistema vivo, y en el dominio de la física unificada, ya que la dinámica y la organización moleculares están vinculadas a los procesos de información de la red espaciomemoria, lo que confiere al dominio molecular del sistema biológico una hiperinteligencia.

Así, un organismo puede dirigir adaptaciones evolutivas, no porque a nivel de organismo esté dirigiendo cognitivamente estos cambios, sino porque la vida es un sistema anidado de dominios cognitivos, hay cognición sin escala. Esto se extiende a todas las escalas, de modo que incluso las redes bioquímicas tienen un procesamiento de la información de tipo cognitivo, o inteligencia innata. Así es como se obtiene la biogénesis; cómo en un momento dado, probablemente al principio de la historia del universo, ciertos gestalts de materia abiótica hicieron la transición a materia viva, las redes químicas primordiales no eran ciegas y/o aleatorias, la adaptación direccional pudo proceder de forma inteligente para convertir cierta bioquímica en un medio de memoria con codificación de información y sintaxis (lo que hoy conocemos como ADN), y redes cooperativas directas que formaron inteligencias compuestas, como la primera célula, y luego los organismos multicelulares y en adelante.

Este último estudio y las revelaciones de la edición inteligente y direccionalmente adaptativa generalizada del ARN que se produce en el transcriptoma de los cefalópodos es una demostración empírica de la inteligencia a nivel molecular del organismo biológico y la organización anidada-holofractal de la cognición sin escala que caracteriza por excelencia a la biología.En ciencia, los postulados novedosos son el comienzo de nuevas teorías, y nos complace ver que nuestra hipótesis arbeits, tal y como está delineada en la Red Unificada de Espaciomemoria y en otros lugares, recibe validación empírica, porque es el crisol de la experimentación y la comprobación lo que hace avanzar una hipótesis hasta convertirse en teoría y, finalmente, en un modelo operativo.En un ámbito más amplio, experimentos y resultados como los descubiertos en este último estudio sobre la inteligencia molecular de los cefalópodos demostrarán que el organismo vivo no es un simple autómata molecular, que es la perspectiva / suposición predominante en el paradigma científico convencional actual. Pero, en cambio, que la cognición libre de escala y la dinámica organizativa holo-fractal del sistema biológico lo dotan de un carácter volitivo más allá de la programación y la mecánica predeterminista: véase mi artículo preimpreso [9] para profundizar en esta idea-. Provisional Definition of the Living State: Delineation of an Empirical Criterion that Defines a System as Alive.

Referencias

[1] S. Bachiller, Y. del-Pozo-Martín, and Á. M. Carrión, “L1 retrotransposition alters the hippocampal genomic landscape enabling memory formation,” Brain, Behavior, and Immunity, vol. 64, pp. 65–70, Aug. 2017, doi: 10.1016/j.bbi.2016.12.018

[2] Nishikura, K. (2016). A-to-I editing of coding and non-coding RNAs by ADARs. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 17, 83–96. https://doi.org/10.1038/nrm.2015.4

[3] Gabay, O., Shoshan, Y., Kopel, E., Ben-Zvi, U., Mann, T.D., Bressler, N., Cohen-Fultheim, R., Schaffer, A.A., Roth, S.H., Tzur, Z., et al. (2022). Landscape of adenosine-to-inosine RNA recoding across human tissues. Nat. Commun. 13, 1184. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28841-4

[4] K. J. Rangan and S. L. Reck-Peterson, “RNA recoding in cephalopods tailors microtubule motor protein function,” Cell, vol. 186, no. 12, pp. 2531-2543.e11, Jun. 2023, doi: 10.1016/j.cell.2023.04.032

[5] Rosenthal, J.J.C., and Eisenberg, E. (2023). Extensive Recoding of the Neural Proteome in Cephalopods by RNA Editing. Annu. Rev. Anim. Biosci.11, 57–75. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-060322-114534

[6] Brown, W.D. Convergent Function of Retrotransposons in Octopus Brain Drive Sophisticated Cognitive Capabilities. The Resonance Science Foundation. July 11, 2022. https://www.resonancescience.org/blog/convergent-function-of-retrotransposons-in-octopus-brain-drive-sophisticated-cognitive-capabilities

[7] M. A. Birk et al., “Temperature-dependent RNA editing in octopus extensively recodes the neural proteome,” Cell, vol. 186, no. 12, pp. 2544-2555.e13, Jun. 2023, doi: 10.1016/j.cell.2023.05.004

[8] N. Haramein, W. D. Brown, and A. Val Baker, “The Unified Spacememory Network: from Cosmogenesis to Consciousness,” Neuroquantology, vol. 14, no. 4, Jun. 2016, doi: 10.14704/nq.2016.14.4.961

[9] W. Brown, “Provisional Definition of the Living State: Delineation of an Empirical Criterion that Defines a System as Alive,” preprint, Jul. 2023. doi: 10.32388/V5EDGF