¿Este gen le dio a los cerebros humanos modernos su ventaja?

Vista lateral del cráneo de Homo sapiens frente a Homo neanderthalensis.

Los cerebros humanos y neandertales tenían aproximadamente el mismo tamaño.Crédito: Alamy

Hace más de 500.000 años, los antepasados ​​de los neandertales y los humanos modernos estaban migrando por todo el mundo cuando una fatídica mutación genética hizo que algunos de sus cerebros mejoraran repentinamente. Esta mutación, informan los investigadores en Ciencias1aumentó drásticamente la cantidad de células cerebrales en los homínidos que precedieron a los humanos modernos, probablemente dándoles una ventaja cognitiva sobre sus primos neandertales.

“Este es un gen sorprendentemente importante”, dice Arnold Kriegstein, neurólogo de la Universidad de California en San Francisco. Sin embargo, espera que resulte ser uno de los muchos ajustes genéticos que dieron a los humanos una ventaja evolutiva sobre otros homínidos. “Creo que arroja una nueva luz sobre la evolución humana”.

Cuando los investigadores secuenciaron completamente por primera vez un genoma neandertal en 20142, identificaron 96 aminoácidos, los componentes básicos que forman las proteínas, que difieren entre los neandertales y los humanos modernos, además de una serie de otros ajustes genéticos. Los científicos han estado estudiando esta lista para saber cuáles ayudaron a los humanos modernos a superar a los neandertales y otros homínidos.

Ventaja cognitiva

Para los neurocientíficos Anneline Pinson y Wieland Huttner del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética en Dresden, Alemania, un gen se destacó. El gen, TKTL1, codifica una proteína que se produce cuando el cerebro de un feto se está desarrollando por primera vez. Una sola mutación genética en la versión humana de TKTL1 cambió un aminoácido, lo que dio como resultado una proteína que es diferente de las que se encuentran en los ancestros de los homínidos, los neandertales y los primates no humanos.

El equipo sospechó que esta proteína podría estar impulsando a las células progenitoras neurales, que se convierten en neuronas, a proliferar a medida que se desarrolla el cerebro, específicamente en un área llamada neocorteza, que está involucrada en la función cognitiva. Eso, razonaron, podría contribuir a la ventaja cognitiva de los humanos modernos sobre los ancestros humanos.

Para probar esto, Pinson y su equipo insertaron la versión humana o ancestral de TKTL1 en el cerebro de embriones de ratón y hurón. Los animales con el gen humano desarrollaron significativamente más células progenitoras neurales. Cuando los investigadores diseñaron células de la neocorteza de un feto humano para producir la versión ancestral, descubrieron que el tejido fetal producía menos células progenitoras y menos neuronas de lo normal. Lo mismo sucedió cuando insertaron la versión ancestral de TKTL1 en organoides cerebrales, estructuras similares a mini-cerebros cultivadas a partir de células madre humanas.

tamaño del cerebro

Los registros fósiles sugieren que los cerebros humanos y neandertales tenían aproximadamente el mismo tamaño, lo que significa que las neocortezas de los humanos modernos son más densas o ocupan una porción más grande del cerebro. Huttner y Pinson dicen que se sorprendieron de que un cambio genético tan pequeño pudiera afectar el desarrollo del neocórtex tan drásticamente. “Fue una mutación coincidente que tuvo enormes consecuencias”, dice Huttner.

La neurocientífica Alysson Muotri de la Universidad de California en San Diego es más escéptica. Señala que las diferentes líneas celulares se comportan de manera diferente cuando se convierten en organoides y le gustaría ver la versión ancestral de TKTL1 probada en más células humanas. Además, dice, el genoma neandertal original se comparó con el de un europeo moderno: las poblaciones humanas en otras partes del mundo podrían compartir algunas variantes genéticas con los neandertales.

Pinson dice que la versión neandertal de TKTL1 es muy rara entre los humanos modernos y agrega que se desconoce si causa alguna enfermedad o diferencias cognitivas. La única forma de demostrar que tiene un papel en la función cognitiva, dice Huttner, sería diseñar genéticamente ratones o hurones que siempre tengan la forma humana del gen y probar su comportamiento en comparación con animales que tienen la versión ancestral. Pinson dice que ahora planea investigar más a fondo los mecanismos a través de los cuales TKTKL1 impulsa el nacimiento de las células cerebrales.

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