¿Por qué el cerebro humano es más grande que el de los monos?

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El chimpancé, el gorila y otros monos antropomorfos son muy parecidos al ser humano. Una gran diferencia, sin embargo, está en el tamaño de nuestro cerebro, que crece mucho más que el de nuestros primos evolutivos. ¿Cómo ocurre esto? ¿Podríamos provocar con una modificación genética relativamente simple que el cerebro de chimpancés y gorilas creciera tanto como el cerebro humano? Una investigación ha encontrado las respuestas a estas preguntas.

El equipo de Madeline Lancaster, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Reino Unido, ha completado un estudio que es el primero en identificar cómo los cerebros humanos crecen mucho más (llegan a tener tres veces más neuronas), en comparación con los cerebros de chimpancé y gorila.

Lancaster y sus colegas compararon organoides de cerebro cultivados a partir de células madre de humano, chimpancé y gorila. Los organoides son en muchos aspectos versiones muy simplificadas de órganos, cuyo estado de desarrollo es parecido al que tienen los órganos cuando están en la etapa inicial de su formación.

Igual que ocurre en los cerebros propiamente dichos, los organoides de cerebro humano crecieron hasta un tamaño mucho mayor que el de los organoides de cerebro de chimpancé y gorila.

La observación meticulosa realizada por los autores del estudio permitió comprobar cómo surge la diferencia de crecimiento.

Durante las primeras etapas del desarrollo del cerebro, las neuronas son fabricadas por células madre denominadas células progenitoras neurales. Estas células tienen inicialmente una forma cilíndrica que facilita su división en células hijas idénticas con la misma forma.

Cuantas más veces se multipliquen las células progenitoras neurales en esta fase, más neuronas habrá después.

A medida que las células progenitoras neurales maduran y ralentizan su multiplicación, se alargan, adoptando una forma parecida a la de un cono de helado estirado.

Una investigación anterior con ratones demostró que en cuestión de horas las células progenitoras neurales de ratón adoptan esa forma cónica y comienzan a ralentizar su ritmo multiplicación.

En el nuevo estudio, se ha constatado que en gorilas y chimpancés esta transición tarda mucho más en producirse, concretamente unos cinco días.

Las células progenitoras neurales humanas tardan aún más en iniciar esta transición, unos siete días. En los experimentos, se constató que las células progenitoras neurales humanas, al mantener su forma cilíndrica más tiempo que las de chimpancé y gorila, pudieron multiplicarse con más frecuencia, produciendo así finalmente más neuronas.

Esta diferencia en la velocidad de transición de las células progenitoras neurales a neuronas significa que las células humanas tienen más tiempo para multiplicarse. Esta parece ser la principal causa de que en el cerebro humano haya una cantidad de neuronas que es unas tres veces mayor que la del cerebro de chimpancé y la del cerebro de gorila.

Para descubrir el mecanismo genético que impulsa esta diferencia en la citada transición, los investigadores observaron la expresión de los genes (esencialmente qué genes se activaban y cuáles se desactivaban) en los organoides cerebrales humanos y compararon dicha expresión de genes con la de los chimpancés y la de los gorilas.

Identificaron diferencias claras en un gen llamado ZEB2, que se activaba antes en los organoides cerebrales de los gorilas que en los de los humanos.

Para comprobar los efectos del gen en las células progenitoras neurales del gorila, retrasaron la acción del ZEB2. Esto ralentizó la maduración de las células progenitoras neurales, haciendo que los organoides de cerebro de gorila se desarrollaran de forma más parecida a los de cerebro humano: durante más tiempo antes de la transición y alcanzando un tamaño más grande.

Por el contrario, activar antes el gen ZEB2 en las células progenitoras neurales humanas promovió una transición prematura en los organoides humanos, de modo que se desarrollaron de forma más parecida a los organoides de cerebro de esos dos simios.

El estudio, titulado “An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain”, se ha publicado en la revista académica Cell.

Con información de: Noticias de la Ciencia

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