La ciencia descubre el mecanismo
celular detrás del crecimiento que ha experimentado el cerebro a lo largo de la
evolución
La evolución hizo que el cerebro
humano aumentara de tamaño respecto al de sus antecesores por un mecanismo
hasta ahora desconocido. Gracias al estudio en el laboratorio de organoides
cerebrales, se ha podido hallar que la clave del misterio está en el prolongado
tiempo de transformación de las células que dan lugar a las neuronas. Que este
paso sea más largo permite que surjan más células progenitoras y, por tanto,
más neuronas en un futuro.
Patrones de expresión genética
específicos en humanos, en comparación con otros grandes simios, se encuentran
detrás del fenómeno. La investigación ve la luz este miércoles en la revista Cell.
El largo tiempo de transformación de
las células que dan lugar a las neuronas permite cerebros mayores
El gran y complejo cerebro humano
es una de las características más distintivas de nuestra especie. De todos los
primates, somos el que ha logrado un órgano de mayor tamaño. Tanto así, que
nuestro cerebro triplica al de un gorila o un chimpancé, nuestros parientes más
cercanos.
Se ha intentado entender la causa de esta rápida expansión evolutiva con estudios comparativos con animales como ratones o macacos. Pero la investigación se enfrentaba al gran problema de abordar las etapas más tempranas del desarrollo cerebral, antes incluso de la formación de las primeras neuronas, periodos en los que se sospechaba que se hallaba la clave del mayor tamaño del cerebro humano.
La investigación se enfrentaba al problema de abordar las etapas más tempranas del desarrollo cerebral
“La hipótesis en la que todo
el mundo pensaba era que tendría que haber algún mecanismo que aumentara la
proliferación de las células progenitoras antes de crear neuronas”, explica
la primera autora del estudio Silvia Benito Kwiecinski, del laboratorio
de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido.
El equipo detrás de la nueva
investigación, dirigido por la bióloga Madeline Lancaster, tenía un as
bajo la manga para superar las dificultades: los organoides cerebrales. Lancaster
formó parte del equipo que creó los primeros mini cerebros cultivados en
laboratorio en el 2013.
Los organoides cerebrales suponen
las réplicas del cerebro más realistas que tenemos hasta la fecha. Al tener la
capacidad de autoorganizar sus células –neuronas y células gliales–, proveen a
los investigadores de una herramienta muy útil para observar cómo se desarrolla
este órgano.
El grupo de Lancaster empleó mini
cerebros derivados de células humanas, de gorilas y de chimpancés para estudiar
qué ocurría antes de que aparecieran las neuronas y qué diferencias presentaban
los tres modelos entre sí.
Según explica Benito, su trabajo
se centró en observar el comportamiento de las células progenitoras de neuronas
muy pronto en el desarrollo embrionario, unas cuatro semanas tras la
concepción.
Hubo un proceso en concreto que
llamó su atención: la transformación de las denominadas células
neuroepiteliales a células gliales radiales. Entre ambas progenitoras se daba
un proceso de transición con células intermedias.
“Lo que se sabía gracias a
estudios de ratones era que este cambio entre neuroepiteliales y gliales era
algo que ocurría muy rápido. Nunca se había visto si había algo intermedio.
Nosotros hemos visto por primera vez que hay otro proceso ocurriendo en los
cerebros de los simios”, cuenta la investigadora.
En el caso de los organoides
humanos, este periodo de transición tardaba más en comenzar e iba ligado a
ciclos celulares más cortos en las células neuroepiteliales. Es decir, se
multiplicaban más rápido por lo que luego se desarrollarían más neuronas. Por
eso, el equipo observó cómo los mini cerebros humanos crecieron más que los de
los simios
Detrás de la diferencia en esta
especie de metamorfosis celular se encontraba un gen, el ZEB2. Este se
activó antes en los organoides del cerebro de los gorilas que en los organoides
humanos, algo que pudieron determinar mediante secuenciación del ARN.
“Este gen era uno de los
principales candidatos. Es un gen interesante porque regula la transición
epitelio-mesénquima. Es decir, hace que células epiteliales se hagan menos
epiteliales. Y eso es justo lo que ocurre en el cambio de neuroepilelial a
glial”, explica Silvia Benito.
Los investigadores señalan que
los organoides son un modelo que, aunque sea el mejor hasta la fecha, no
replican a la perfección los cerebros reales.
Fuente: https://www.lavanguardia.com/vida/20210325/6605403/gen-hizo-listos.html
