¿Qué nos hace humanos ? ¿Qué nos hizo convertirnos en un momento de nuestra historia en el tipo de animales capaces de colonizar el planeta, enviar naves a Marte, pintar la Gioconda o, precisamente, ser capaces de preguntarnos acerca de nuestra condición única? La respuesta seguramente se halle en nuestro cerebro, enorme y complejo, que nos permite pensar, razonar, resolver problemas complejos, desarrollar tecnología y cultura, a diferencia del resto de animales.
Sin embargo, para ser capaz de todo esto, este órgano tuvo que pasar por una transformación brutal en un período récord -evolutivamente hablando-: en tan solo tres millones de años triplicó su tamaño y pasó de apenas 400 centímetros cúbicos a 1350. Y los científicos creen que es precisamente esa expansión, sobre todo del córtex prefrontal, que es el área encargada del razonamiento, lo que nos otorgó nuestra unicidad.
En tan solo tres millones de años el cerebro triplicó su tamaño y pasó de apenas 400 centímetros cúbicos a 1350
Ahora bien, cómo y por qué se produjo esa expansión hasta el momento se desconocía. En este sentido, por ejemplo, la semana pasada Nature publicaba precisamente una investigación en la que biólogos evolutivos proponían que el cerebro humano se expandió como consecuencia de desafíos ecológicos, más que sociales.
Esta semana un par de nuevas investigaciones publicadas en la revista Cell dan un paso de gigante para explicar qué propició los cambios genéticos que nos han permitido ser humanos. De forma paralela, dos equipos de científicos, uno en Estados Unidos y otro en Bélgica, han identificado NOTCH2NL, una familia de gen es hasta ahora prácticamente desconocida, como uno de los impulsores clave de la evolución de nuestros enormes cerebros.
En concreto, han visto que estos genes desempeñan un papel esencial en el desarrollo del córtex cerebral, que es específicamente humano, puesto que promueven la generación de más neuronas.
“Nuestros cerebros triplicaron su tamaño a través de la expansión de ciertas áreas funcionales del córtex cerebral y eso tiene que ser un substrato fundamental para que nos convirtiéramos en humanos. No hay una cuestión científica más apasionante que descubrir y decodificar los misteriosos cambios genéticos que nos hicieron quienes somos”, asegura David Haussler, bioinformático de la Universidad de California, Santa Cruz, y del Instituto Médico Howard Hughes, que ha codirigido uno de los dos trabajos.
Estos genes desempeñan un papel esencial en el desarrollo del córtex cerebral, puesto que promueven la generación de más neuronas.
Su equipo ha visto que durante el desarrollo embrionario “la actividad de NOTCH2NL puede aumentar la población de células madre del cerebro, lo que a su vez genera más neuronas”.
Los científicos americanos estaban comparando genes expresados durante el desarrollo embrionario del cerebro tanto en humanos como en macacos cuando se percataron de que no podían detectar NOTCH2NL en las células de los macacos pero sí en las humanas. Entonces, decidieron analizar ADN de orangutanes, así como de nuestros parientes más cercanos, los gorilas y los chimpancés.
“Esos genes [NOTCh2NL] existen en chimpancés y gorilas y al principio fue un enorme rompecabezas para nosotros porque éramos incapaces de detectarlos en esas especies. Nos ha llevado años entender qué ocurría”, reconoce a Big Vang Frank Jacobs, biólogo evolutivo de la Universidad de Amsterdam y coautor de esta investigación. “Descubrimos -prosigue- que tanto gorilas como chimpancés tienen solo genes truncados o pseudogenes, mientras que los humanos tenemos la versión activa del gen”. Esa versión activa del gen se duplicó, además, dos veces, por eso es por lo que tenemos varias copias.
Nuestros cerebros triplicaron su tamaño a través de la expansión de ciertas áreas funcionales del córtex cerebral y eso tiene que ser un substrato fundamental para que nos convirtiéramos en humanos.
También descubrieron que esos genes NOTCH2NL estaba ubicados en una región del genoma asociada a trastornos del neurodesarrollo, como TDHA, esquizofrenia, autismo o retraso mental. “Los errores de copia de ADN que crearon los genes NOTCH2NL en primer lugar son también los mismos errores que pueden causar enfermedades neurológicas. Esos errores suelen ocurrir en lugares de los cromosomas en que hay largos fragmentos de secuencias casi idénticas de ADN, que pueden confundir a la maquinaria de replicación y causar inestabilidad en el genoma”, explica a Big Vang la bióloga molecular Sofie Salama, coautora del estudio.
El segundo artículo científico, liderado por el biólogo Pierre Vanderhaeghen, de la Universidad Libre de Bruselas, también ha identificado a NOTCH2NL buscando genes específicos del linaje humano activos durante el desarrollo fetal del cerebro. Han logrado identificar 35 genes únicos humanos activos durante el desarrollo del córtex cerebral en humanos y han visto, como el equipo americano, que NOTCH2NL favorece la proliferación de neuronas.
Un descubrimiento clave
“¿Qué nos hace humanos? Es la pregunta del millón. Sabemos que tenemos un cerebro más grande o que caminamos erguidos, pero son solo observaciones anatómicas de hace dos siglos. Aquí la clave para poder responder a la pregunta es entender qué ocurre a nivel molecular y genético”, opina el biólogo evolutivo, Tomàs Marquès-Bonet, director del Institut de Biologia Evolutiva (UPF-CSIC) y una referencia internacional en genómica de primates.
“Estos trabajos suponen uno de los primeros descubrimientos que asocian una característica morfológica relevante para la condición humana, como es el desarrollo del cerebro en los últimos tres millones de años, con un carácter de nuestro genoma.
Son muy relevantes”, considera este experto, que no ha participado en estos estudios.
“Ahora falta ver -puntualiza- si verdaderamente los cambios que han visto están relacionados con aumentos en la cognición. Debería ser así, pero se tiene que demostrar. Y sobre todo, encontrar específicamente el momento y el por qué ocurre esta reparación y duplicación de los genes NOTCH2NL”.
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