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Los organoides del cerebro humano crecen sustancialmente más grandes que los gorilas y los chimpancés (de izquierda a derecha). Crédito: S. Benito-Kwiecinski/MRC LMB/Celda.

El cerebro humano es mucho más grande que el cerebro de nuestro pariente vivo más cercano, el chimpancé. Hablando en términos evolutivos, esta diferencia dramática se remonta al momento en que los humanos se separaron de un ancestro común compartido con los chimpancés y otros grandes simios. Y desde un punto de vista molecular, un nuevo estudio muestra cómo exactamente el cerebro humano crece tanto durante su desarrollo.

Investigadores del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) en Cambridge, Reino Unido, recolectaron células de humanos, gorilas y chimpancés, y las reprogramaron en células madre. Posteriormente, estas células madre fueron convencidas de que se convirtieran en organoides cerebrales, que son básicamente pequeños cerebros en desarrollo.

Al hacerlo, se hizo evidente de inmediato que los organoides del cerebro humano crecieron mucho más que los de otros simios, al igual que nuestros cerebros adultos pueden crecer mucho más. Un cerebro humano adulto suele alcanzar unos 1.500 cm 3 de volumen, mientras que los cerebros de gorilas y chimpancés tienen un volumen medio de sólo 500 cm 3 y 400 cm 3, respectivamente.

Esto proporciona algunos de los primeros conocimientos sobre lo que es diferente en el cerebro humano en desarrollo que nos diferencia de nuestros parientes vivos más cercanos, los otros grandes simios. La diferencia más llamativa entre nosotros y otros simios es cuán increíblemente grandes son nuestros cerebros, dijo la Dra. Madeline Lancaster, del Laboratorio de Biología Molecular de MRC, quien dirigió el estudio.

Las neuronas crecen a partir de un tipo de célula madre llamada progenitor neuronal. Inicialmente, estas células progenitoras tienen una forma cilíndrica que facilita su división en células hijas idénticas con la misma forma. Cuantas más de estas células progenitoras neurales se multipliquen en esta etapa crítica, más neuronas tendrá el cerebro una vez que se complete el desarrollo. Cuando las células progenitoras maduran, su multiplicación se ralentiza drásticamente y su forma se transforma en una forma parecida a un cono de helado estirado.

En gorilas y chimpancés, esta transición lleva mucho tiempo y se produce durante cinco días. Los progenitores humanos se retrasaron aún más en esta transición, que tomó alrededor de siete días. La diferencia puede agregarse sustancialmente en términos de volumen cerebral porque hay más células neuronales que se multiplican. Aproximadamente la mitad de la diferencia de tamaño entre los cerebros de los humanos y los grandes simios puede explicarse por este comportamiento celular.

El proceso está mediado por un gen crucial conocido como Zeb2, que se activa más tarde en el tejido humano. En los experimentos, los investigadores modificaron el gen Zeb2 en el tejido cerebral del gorila, haciendo que creciera más. Activar el gen antes en los organoides del cerebro humano los hizo crecer del tamaño de los simios.

El tamaño del cerebro puede verse afectado por algunos trastornos del neurodesarrollo, por lo que obtener información sobre los mecanismos celulares del desarrollo temprano del cerebro puede conducir a tratamientos novedosos.

Es notable que un cambio evolutivo relativamente simple en la forma de las células pueda tener consecuencias importantes en la evolución del cerebro. Siento que realmente hemos aprendido algo fundamental sobre las preguntas que me han interesado desde que tengo memoria: lo que nos hace humanos, dijo el Dr. Lancaster, quien formó parte del equipo que creó los primeros organoides cerebrales en 2013.

Los hallazgos aparecieron en la revista Cell.

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