Una tarde de finales de agosto, Tessa Montague, investigadora postdoctoral en neurociencia de la Universidad de Columbia, se encontraba en un laboratorio sin ventanas del Instituto Zuckerman, varios pisos por debajo del nivel de la calle, observando una sepia enana, un pariente del pulpo del tamaño de la palma de una mano humana. La sepia nadaba en un tanque de agua salada salpicado de algas y rocas artificiales, sus aletas en forma de falda aleteaban, mientras bandas oscuras y claras ondulaban a lo largo de su cuerpo como sombras cambiantes.

Por un instante, las bandas ondulantes dejaron de moverse sobre su piel. «No sabemos qué significan ni por qué lo hacen», dijo el Dr. Montague, mientras las bandas volvían a ondularse. «Pero son realmente asombrosas».

A su alrededor, más de cien tanques similares, que albergaban a más de doscientos calamares enanos, llenaban la habitación con el zumbido de las bombas de agua y el olor a salmuera. En un tanque, un calamar se había oscurecido para camuflarse entre un cúmulo de algas artificiales. En otro, el calamar tenía manchas blancas a lo largo del cuerpo. Un tercer calamar había palidecido mientras flotaba cerca de la superficie del tanque, como si esperara a su presa.

Los cefalópodos coleoideos, grupo que incluye a las sepias, los pulpos y los calamares, han intrigado a los científicos durante siglos. Dotados de grandes cerebros que evolucionaron de forma totalmente independiente de los vertebrados, pueden resolver problemas, formar recuerdos y participar en comportamientos sociales. Aristóteles, quien observó sepias en una bahía de la isla griega de Lesbos, las describió como «las más astutas» de los animales de cuerpo blando.

Algunos cefalópodos, como las sepias, pueden camuflarse con una precisión asombrosa, cambiando el patrón, el color y la textura de su piel para mimetizarse con los arrecifes de coral y los fondos marinos arenosos. Los científicos llevan mucho tiempo queriendo comprender la base neuronal de esta transformación tan extraordinaria. ¿Cómo consigue la sepia —que según algunos estudios es daltónica— captar el mundo visual y proyectarlo sobre su piel en tan solo un segundo?

“Te está mostrando su percepción del mundo”, dijo el Dr. Montague. “Ningún otro animal puede mostrarte lo que ve ni decirte lo que ve, excepto un ser humano”.

La Dra. Montague y sus colegas han dado un paso importante para comprender este fenómeno. En septiembre anunciaron que habían creado la primera sepia transgénica mediante la inserción exitosa de genes extraños en su ADN, los cuales se transmitieron a las generaciones posteriores.

Su objetivo es crear una sepia cuyas neuronas emitan destellos cada vez que se activan, lo que permitirá a los investigadores mapear cómo se genera el camuflaje en el cerebro. «Si podemos observar el interior del cerebro durante el camuflaje», dijo el Dr. Montague, «podremos ver cómo el cerebro representa el mundo visual».

'Como agarrar una nube'

Las sepias cambian de color manipulando millones de células pigmentarias, llamadas cromatóforos, que actúan como píxeles de color en una pantalla de televisión. Cada cromatóforo contiene un solo pigmento, y las células están dispuestas en capas: amarillas o naranjas en la parte superior, rojas en el medio y marrones o negras en la parte inferior.

Unos pequeños músculos, controlados por neuronas motoras, hacen que el cromatóforo se expanda o se contraiga, mostrando más o menos pigmento. La superposición de células pigmentarias produce tonalidades adicionales, y el animal posee otras células especializadas que pueden crear iridiscencia o brillo.

Para camuflarse, la sepia debe primero observar el entorno, seleccionar un patrón adecuado y luego utilizar cientos de miles de cromatóforos para reproducirlo. Estudios anteriores sugieren que el animal no copia la escena píxel a píxel, sino que parece basarse principalmente en la textura.

Imagina observar un trozo de arena en el fondo marino y cerrar los ojos. Probablemente no podrías visualizar la ubicación exacta de cada grano. Pero seguramente recordarías el aspecto del fondo marino: la textura de los granos, por ejemplo, o lo compactos que estaban. Podrías imaginar y describir esas características sin saber dónde se encuentra cada grano. Eso es la textura.

El cerebro de la sepia podría estar comprimiendo la textura del mundo visual, como la arena o las rocas, en un conjunto de números, para luego descomprimirlos y recrear ese mundo en la piel, explicó Erica Shook, candidata a doctorado en Columbia que trabaja con el Dr. Montague.

Los científicos quieren comprender el proceso completo: cómo la sepia codifica la información y luego genera el patrón. Las estadísticas visuales podrían ayudarles a identificar qué características del entorno intenta imitar la sepia. Posteriormente, al estudiar las neuronas que emiten destellos en su cerebro, podrían rastrear cómo el cerebro transforma esa información en un patrón en la piel del animal.

Pero el fenómeno también depende de la percepción, explicó la Sra. Shook: Un buen camuflaje es aquel que logra engañar al observador. "Cuando hay que lidiar con la percepción, las cosas se complican muchísimo", añadió.

Roger Hanlon, biólogo marino del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, que ha estudiado el camuflaje durante más de cinco décadas, dijo que medir el camuflaje era "algo así como agarrar una nube".

“Ves una nube, sabes lo que es, la agarras, pero no consigues nada en la mano”, dijo. “El camuflaje es igual. Sabes que tiene un efecto visual, pero cuantificarlo es muy difícil”.

Cuidado de los cefalópodos

Para comprender mejor cómo la sepia realiza su magia, el Dr. Montague primero necesitaba elegir la especie adecuada para estudiar. Estudios anteriores habían utilizado la sepia europea, la misma especie que Aristóteles estudió en el mar Egeo hace más de 2000 años. El Dr. Montague optó por la sepia enana, una especie más pequeña originaria de las aguas tropicales del Indo-Pacífico central, que se desarrolla más rápido y vive hasta un año.

El cuidado y la cría de cefalópodos son extremadamente difíciles. Son sensibles a la calidad y la temperatura del agua. Algunas especies son caníbales; otras crecen demasiado como para mantenerlas fácilmente en un laboratorio. Y casi todos los pulpos ponen solo una nidada de huevos a lo largo de su vida.

En Columbia, el equipo de investigación prepara su propia agua salada para los tanques y encarga camarones de hierba desde Florida por FedEx Priority con entrega al día siguiente. «Estos animales exigen la perfección», comentó Connor Gibbons, responsable del laboratorio de cefalópodos. (El Sr. Gibbons lleva un anillo de bodas de oro fundido en un molde de hueso de sepia, la concha interna de este molusco).

La creación de una sepia transgénica requirió comprender el comportamiento, la genética y el desarrollo de la especie, y la Dra. Montague, con financiación del Instituto Médico Howard Hughes, ha dedicado la mayor parte de una década a ampliar sus conocimientos sobre los tres aspectos. «Pero la transgénesis es, con diferencia, lo más difícil», afirmó.

Cómo hacer que una sepia brille

Para el equipo de Columbia, una sepia transgénica serviría como modelo animal: un organismo especialmente diseñado para estudios de laboratorio, con neuronas que se iluminan para identificar dónde y cómo funciona el camuflaje en el cerebro.

Con la colaboración de otros científicos, comenzaron secuenciando el genoma de la sepia enana, un hito histórico, ya que los genomas de los cefalópodos se habían secuenciado por primera vez apenas una década antes . Luego, el equipo se dedicó a identificar la etapa exacta en la que inyectar genes adicionales a un embrión de sepia. (Descubrieron que esto debía hacerse en la etapa de una célula, utilizando agujas de cuarzo especializadas, ya que las agujas normales no eran lo suficientemente afiladas para perforar el embrión). Comenzaron de forma modesta, inyectando un gen fluorescente que haría brillar el cuerpo de la sepia, simplemente para comprobar si la transgénesis era posible en el animal.

Así fue. La primera sepia transgénica, una hembra, alcanzó la edad adulta, pero nunca puso huevos. Los investigadores crearon otra, esta vez un macho asustadizo. Lo colocaron en un tanque con hembras no transgénicas, y era tan pequeño y nervioso que los científicos dudaban que alguna vez se apareara con ellas. Pero unas semanas después encontraron tres embriones en el tanque.

Al ser producto de un macho transgénico y una hembra no transgénica, los embriones tenían solo un 50 por ciento de probabilidades de portar el gen fluorescente. La Dra. Montague colocó el primer embrión bajo el microscopio; sus células no brillaban. "Se acabó", recordó haber pensado. Pero cuando el siguiente sí lo hizo —un naranja intenso bajo el microscopio— rompió a llorar. "De alguna manera, este pequeño lo logró", dijo.

El macho asustadizo ahora tiene nietos. Desde entonces, las sepias transgénicas se han reproducido con otras, transmitiendo el gen a la siguiente generación, que llena las pilas de tanques debajo de Columbia. "Casi todas son transgénicas", dijo la Dra. Montague mientras observaba la sala a finales de agosto.

“Es milagroso”, dijo Caroline Albertin, bióloga del desarrollo de la Universidad de Harvard y coautora del nuevo estudio . “Ha hecho un trabajo tremendo, una labor hercúlea, para que su sistema modelo funcione”.

Un amor por las preguntas

El objetivo final del equipo de Columbia es crear una línea de sepias cuyas neuronas porten un gen que codifica una proteína que emite un brillo verde al unirse al calcio. Cuando una neurona se activa, el calcio entra rápidamente en la célula; así, en una sepia transgénica, todas las neuronas parpadearían al activarse, y los científicos podrían observar qué células cerebrales se activan durante el camuflaje.

Para capturar esos destellos, la Dra. Montague y sus colegas deberán monitorear y registrar en tiempo real el cerebro de una sepia transgénica mientras el animal se camufla. Cuentan con un mapa detallado del cerebro de la sepia y están trabajando en la implantación de un pequeño microscopio sobre la región que controla el camuflaje.

“Este es un sistema tan bello y elegante para estudiar el comportamiento guiado visualmente”, dijo Thomas Barlow, candidato a doctorado en Columbia que realiza algunos de los experimentos de neuroimagen con la sepia. “Me enamoré de estas criaturas y del tipo de preguntas científicas a las que nos permiten acceder”.

Una de las preguntas es cómo un cerebro tan diferente al nuestro logra representar el mundo visual. Y quizás, al responder a esa pregunta, podamos aprender algo sobre el nuestro, dijo el Dr. Montague.

“Sentimos un profundo respeto por estos animales”, dijo, mientras observaba las numerosas sepias que el laboratorio ha criado. Al caminar entre las filas de tanques, se podía ver cómo las sepias cambiaban de color, pasando de manchas blancas a tonalidades claras y oscuras. Algunas se acercaban flotando al frente de los tanques. “Me encanta cuando hacen esto”, comentó.

Uno de ellos se había separado del resto y se había acurrucado entre las sombras en el rincón más alejado de su tanque. Un tono más oscuro se extendió por su piel, y en un instante el animal se había envuelto en la oscuridad.