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Descubren por qué el cerebro humano es más grande que el de otros primates

Un único gen, que se activa antes en gorilas y chimpancés que en los humanos, favorece diferencias celulares que determinan la producción de un mayor número de neuronas y, en consecuencia, un mayor tamaño del cerebro humano.

Investigadores del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC-LMB) del Reino Unido han identificado que la activación del gen ZEB2 se concreta más rápidamente en gorilas y chimpancés que en los seres humanos, provocando variaciones celulares que desembocan en una mayor producción de neuronas en el cerebro humano. Esto determina que nuestro cerebro sea más grande en comparación con el resto de los primates.

Según una nota de prensa de UK Research and Innovation (UKRI), la agencia británica de investigación e innovación, el nuevo estudio es el primero en identificar cómo los cerebros humanos crecen mucho más en comparación con los cerebros de chimpancés y gorilas, triplicando la cantidad de neuronas.

Utilizando organoides cerebrales, o sea tejidos tridimensionales cultivados a partir de células madre que imitan el desarrollo cerebral temprano, los científicos analizaron tres posibilidades: cultivos a partir de células madre humanas, de gorilas y de chimpancés. Al igual que en los cerebros reales, los organoides del cerebro humano crecieron mucho más que los modelos cerebrales de los otros primates.

Buscando una causa

¿Cuál es la causa de esta notable diferencia de tamaño y crecimiento? Los investigadores hallaron que un gen denominado ZEB2 se activa mucho antes en gorilas y chimpancés que en los humanos. Esto determina cambios en la forma del desarrollo celular, que optimizan la producción de un mayor número de neuronas en el cerebro humano. A partir de estas diferencias en la generación neuronal, nuestro cerebro obtiene una clara ventaja en términos de tamaño.

La clave parece estar en la geometría: es que las células madre llamadas progenitoras neurales, encargadas de la producción de las neuronas en la etapa de formación del cerebro, necesitan mantener su forma cilíndrica el mayor tiempo posible. Esta condición simplifica su proceso de reproducción, permitiendo de esta manera una mayor producción neuronal.

Mientras anteriormente se había demostrado que en los roedores el cambio de forma en las células progenitoras neurales se concretaba en cuestión de horas, en el nuevo estudio los científicos hallaron que el mismo proceso tardaba alrededor de cinco días en gorilas y chimpancés. En el ser humano, en cambio, el ciclo se mantiene por aproximadamente siete días.

En consecuencia, al preservar por más tiempo la configuración que favorece la multiplicación de las células encargadas de la producción de las neuronas, el cerebro humano logra crecer más. Profundizando en este proceso, los especialistas hallaron que el gen ZEB2 es el responsable del cambio de forma: al activarse antes en gorilas y chimpancés, acelera las modificaciones y las células madre pierden más rápidamente su configuración cilíndrica, disminuyendo así su potencial reproductivo.

Una diferencia evolutiva

Luego de descubrir la acción de este gen, los científicos incluso lograron revertir la tendencia, haciendo que los organoides cerebrales de chimpancés y gorilas crezcan más, como si se tratara de organoides del cerebro humano. En sentido inverso, generaron los cambios genéticos necesarios para que los organoides humanos limitaran su crecimiento como en los otros primates. Esto terminó de demostrar el papel vital del gen hallado en el proceso.

Aunque se trata de modelos y no de cerebros reales, los científicos destacaron que sus hallazgos brindan una descripción sin precedentes de las etapas más importantes del desarrollo del cerebro en los primates, demostrando por qué el cerebro humano obtiene la ventaja en tamaño y cantidad de neuronas que determinará en gran medida su mayor evolución.

Referencia

An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain. Silvia Benito-Kwiecinski et al. Cell (2021).DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.02.050

Foto:

Los organoides del cerebro humano crecen sustancialmente más que los modelos cerebrales del gorila y el chimpancé. Crédito: S.Benito-Kwiecinski/MRC LMB/Cell.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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