I polpi aprono barattoli, risolvono enigmi e cambiano colore in una frazione di secondo per mimetizzarsi con l’ambiente circostante. La scienza si chiede da tempo come questo animale marino, cugino della vongola, sia riuscito a sviluppare un sistema nervoso così complesso.
Un team dell’Università di Vienna fornisce una indicazione concreta in uno studio pubblicato il 9 ottobre 2026 sulla rivista Comunicazioni sulla natura. La spiegazione non sta solo nei geni stessi, ma anche nel modo in cui il DNA è fisicamente organizzato all’interno delle cellule. Attenzione però: quest’opera esplora le origini dello sviluppo nervoso, senza dimostrare direttamente perché un polipo riesce in un puzzle.
Il DNA si è piegato come una prolunga elettrica
Il materiale genetico dei cefalopodi non sembra una linea retta netta. Si ripiega su se stesso per formare una complessa struttura tridimensionale. Immagina una lunga prolunga arrotolata sul fondo di un cassetto: le sue due estremità possono finire per toccarsi accidentalmente. Quando il DNA si piega in questo modo, segmenti normalmente distanti tra loro entrano in contatto e possono influenzare l’attività genetica.
Centinaia di milioni di anni fa, l’antenato comune di polpi, seppie e calamari aveva ampie sezioni del suo DNA spezzate prima di ricucirsi in un ordine completamente diverso. Nel tempo, queste nuove connessioni avrebbero tessuto vaste reti di regolazione genetica, secondo il meccanismo che i ricercatori chiamano “regulatory entanglement”.
Secondo l’Università di Vienna queste interazioni possono gradualmente diventare interdipendenti. L’interesse di questo meccanismo è duplice: consentire nuovi modi di attivare i geni, preservando al tempo stesso le funzioni essenziali. Non si tratta quindi semplicemente di un DNA meglio ordinato, ma di relazioni tra le sue diverse regioni che possono influenzarne il funzionamento.
Questa ricerca estende il lavoro presentato dalla stessa università nel maggio 2022. Questo aveva già messo in luce un’organizzazione molto rielaborata dei cromosomi dei cefalopodi e ne aveva esaminato i legami con le loro particolarità biologiche. Il nuovo studio esplora più precisamente la dimensione spaziale di questa organizzazione, al di là della successione dei geni lungo i cromosomi.
Connessioni diverse a seconda della specie e dei tessuti
Il team austriaco ha mappato il DNA ripiegato di un calamaro bobtail, di una seppia e di un polipo a due macchie della California. La disposizione generale rimane simile tra i tre animali, ma il polpo ha delle particolarità. Il suo genoma reca in particolare tracce di ulteriori riarrangiamenti, associati a connessioni tra regioni precedentemente separate.
Per studiare queste relazioni, i ricercatori hanno incrociato mappe di contatto tra regioni del DNA con misurazioni dell’attività genetica e dell’accessibilità del DNA. Questo confronto ci permette di esaminare l’organizzazione del genoma e il suo funzionamento insieme, piuttosto che la sua sequenza soltanto.
Si distinguono due livelli, spiega il comunicato dell’ateneo. I grandi ammassi, chiamati domini di cromatina, rimangono relativamente stabili durante l’evoluzione. Su scala più fine, gli anelli che uniscono regioni distanti sono molto più variabili a seconda della specie, del tessuto o dello stadio di sviluppo. Si trovano spesso vicino a geni associati alle particolarità dei cefalopodi, in particolare al loro sistema nervoso.
Un esperimento genetico su 25 embrioni
Per testare il ruolo di una regione regolatrice nello sviluppo, il team ha condotto un esperimento sui cugini del calamaro bobtail, la specie Euprymna berryi. I ricercatori hanno rimosso, con CRISPR-Cas9, una piccola sequenza di circa 1.000 lettere di DNA situate all’interno di una di queste aree collegate.
I 25 embrioni così trattati ed esaminati in fase avanzata mostravano tutti segni di ritardo dello sviluppo. Cinque di loro hanno sviluppato cervelli visibilmente più piccoli, soprattutto nel lobo ottico. Altri sei avevano corpi ridotti e braccia più corte. Cinque erano gravemente malformati; nove non mostravano altre evidenti anomalie morfologiche. Venti embrioni non iniettati sono serviti come controlli in questa fase.
Le analisi hanno anche rivelato un calo dell’attività di alcuni geni situati a diversi milioni di lettere dalla sequenza cancellata. Si tratta di un cambiamento nella loro espressione, non necessariamente di un’alterazione della loro stessa sequenza.
Queste osservazioni supportano il ruolo di questa regione nella regolazione remota e nello sviluppo dei nervi. Tuttavia, non costituiscono né un test di intelligenza né una manipolazione della sola forma del DNA: è stata infatti rimossa una sequenza. Il collegamento con le capacità di risoluzione dei problemi rimane un’ipotesi evolutiva, non un risultato comportamentale di questo esperimento.
Fonti: Nature Communications e Università di Vienna
