¿Qué hace que tu cerebro sea diferente al de un neandertal?

Los científicos han descubierto un defecto en nuestro ADN que puede haber ayudado a separar las mentes de nuestros antepasados ​​de las de los neandertales y otros parientes extintos.

La mutación, que se originó en los últimos cientos de miles de años, estimula el desarrollo de más neuronas en la parte del cerebro que usamos para nuestras formas más complejas de pensamiento, según un nuevo informe. estudiar Publicado en Science el jueves.

“Lo que encontramos es un gen que definitivamente contribuye a hacernos humanos”, dijo Welland Huttner, neurocientífico del Instituto Max Planck de Biología Molecular Celular y Genética en Dresden, Alemania, y uno de los autores del estudio.

El cerebro humano nos permite hacer cosas que otros seres vivos no pueden hacer, como usar un lenguaje perfecto y hacer planes complejos para el futuro. Durante décadas, los científicos han estado comparando la anatomía de nuestro cerebro con la de otros mamíferos para comprender cómo evolucionaron esas facultades sofisticadas.

La característica más obvia del cerebro humano es su tamaño: cuatro veces el tamaño de los chimpancés, nuestro pariente vivo más cercano.

Nuestro cerebro también tiene distintas características anatómicas. El área de la corteza detrás de nuestros ojos, conocida como lóbulo frontal, es esencial para algunos de nuestros pensamientos más complejos. de acuerdo a Estudio de 2018el lóbulo frontal humano contiene muchas más neuronas que la misma área en los chimpancés.

Pero comparar a los humanos con los simios vivos tiene un grave defecto: nuestro ancestro común más reciente vivió con los chimpancés hace casi siete millones de años. Para completar lo que ha sucedido desde entonces, los científicos han tenido que recurrir a los fósiles de nuestros ancestros más recientes, conocidos como homínidos.

Después de examinar los cráneos de los homínidos, los paleoantropólogos descubrieron que los cerebros de nuestros antepasados Un aumento significativo Un tamaño que comenzó hace unos dos millones de años. Alcanzaron el tamaño de los humanos vivos hace unos 600.000 años. Los neandertales, entre nuestros parientes homínidos extintos más cercanos, tenían cerebros tan grandes como los nuestros.

Pero los cerebros de los neandertales eran alargados, mientras que los humanos tienen un mas esferico. Los científicos no pueden determinar la causa de estas diferencias. Una posibilidad es que diferentes regiones del cerebro de nuestros antepasados ​​cambiaron de tamaño.

En los últimos años, los neurocientíficos han comenzado a investigar cerebros antiguos con una nueva fuente de información: fragmentos de ADN conservados en fósiles de homínidos. Los genetistas han reconstruido genomas completos de neandertales Además de sus primos orientales, los Denisovanos.

Los científicos se han centrado en las diferencias potencialmente cruciales entre nuestros genomas y los genomas de los neandertales y los denisovanos. El ADN humano contiene unos 19.000 genes. Las proteínas codificadas por esos genes coinciden en su mayoría con las que se encuentran en los neandertales y los denisovanos. Pero los investigadores descubrieron 96 mutaciones específicas de humanos que alteraron la estructura de la proteína.

En 2017, Anneline Pinson, investigadora del laboratorio del Dr. Huttner, estaba mirando esta lista de mutaciones y notó una mutación que alteraba un gen llamado TKTL1. Los científicos han sabido que TKTL1 se vuelve activo en la corteza humana en desarrollo, particularmente en el lóbulo frontal.

“Sabemos que el lóbulo frontal es importante para la función cognitiva”, dijo el Dr. Benson. “Así que esa fue una buena pista de que podría ser un candidato interesante”.

El Dr. Benson y sus colegas realizaron experimentos preliminares con TKTL1 en ratones y roedores. Después de inyectar la versión humana del gen en los cerebros de animales en desarrollo, descubrieron que provocaba que los ratones y roedores produjeran más neuronas.

A continuación, los investigadores realizaron experimentos con células humanas, utilizando partes de tejido cerebral fetal obtenidas con el consentimiento de mujeres que habían tenido un aborto espontáneo en un hospital de Dresde. Usa al Dr. Benson tijeras moleculares Para truncar el gen TKTL1 de células en muestras de tejido. Sin él, el tejido cerebral humano produce menos células progenitoras que dan origen a las neuronas.

En su experimento final, los investigadores se propusieron crear un archivo Miniatura como un cerebro de neandertal. Comenzaron con una célula madre embrionaria humana y modificaron el gen TKTL1 para que no tuviera la mutación humana. En cambio, portaba la mutación que se encuentra en nuestros parientes, incluidos los neandertales, los chimpancés y otros mamíferos.

Luego colocaron la célula madre en un baño de productos químicos que la impulsaron a convertirse en una masa de tejido cerebral en desarrollo, llamada organoide cerebral. Generó células cerebrales originales, que luego produjeron una corteza cerebral en miniatura formada por capas de neuronas.

El organoide cerebral parecido a un neandertal produjo menos neuronas que el organoide con la versión humana de TKTL1. Esto indica que cuando el gen TKTL1 está mutado, nuestros ancestros pueden producir neuronas adicionales en el lóbulo frontal. Si bien este cambio no aumentó el tamaño general de nuestro cerebro, es posible que haya reorganizado su cableado.

“Este es realmente un viaje de fuerza”, dijo Laurent Nguyen, neurocientífico de la Universidad de Lieja en Bélgica, que no participó en el estudio. “Es notable que un cambio tan pequeño tenga un impacto significativo en la producción de neuronas”.

El nuevo descubrimiento no significa que TKTL1, por sí solo, proporcione el secreto de lo que nos hace humanos. Otros investigadores también están analizando la lista de 96 mutaciones modificadoras de proteínas y realizando sus propios experimentos.

Otros miembros del laboratorio del Dr. Huttner han informado en julio Otras dos mutaciones alteran la velocidad a la que se dividen las células cerebrales en desarrollo. el año pasadoun equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego descubrió que otra mutación parece cambiar la cantidad de conexiones que las neuronas humanas hacen entre sí.

Otras mutaciones también pueden ser importantes para nuestros cerebros. Por ejemplo, a medida que se desarrolla la corteza, las neuronas individuales necesitan migrar para encontrar su nicho adecuado. El Dr. Nguyen señaló que algunas de las 96 mutaciones exclusivas de los humanos son genes alterados que probablemente estén involucrados en la migración celular. Él especula que nuestras mutaciones podrían hacer que nuestras neuronas se muevan de manera diferente a las neuronas del cerebro neandertal.

“No creo que sea el final de la historia”, dijo. “Creo que se necesita más trabajo para comprender qué nos hace humanos en términos de desarrollo cerebral”.