Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos modernos. Por lo tanto, las comparaciones con ellos pueden proporcionar información fascinante sobre lo que hace que los humanos de hoy en día sean únicos, por ejemplo, con respecto al desarrollo del cerebro. La neocorteza, la parte más grande de la capa externa del cerebro, es exclusiva de los mamíferos y crucial para muchas capacidades cognitivas. Se expandió dramáticamente durante la evolución humana en especies ancestrales tanto de los neandertales como de los humanos modernos, lo que resultó en que tanto los neandertales como los humanos modernos tuvieran cerebros de tamaños similares. Sin embargo, casi nada se sabe acerca de cómo los cerebros humanos modernos y los neandertales pueden haber diferido en términos de desarrollo y función.
Investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética de Células Moleculares (MPI-CBG) en Dresden y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (MPI-EVA) en Leipzig han descubierto ahora que las células madre neurales, las células a partir de las cuales las neuronas en el derivan del neocórtex en desarrollo: dedican más tiempo a preparar sus cromosomas para la división en los humanos modernos que en los neandertales. Esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas en los humanos modernos que en los neandertales o los chimpancés, y podría tener consecuencias sobre cómo se desarrolla y funciona el cerebro. Este estudio muestra las diferencias celulares en el desarrollo del cerebro entre los humanos modernos y los neandertales.
Después de que los ancestros de los humanos modernos se separaron de los neandertales y los denisovanos, sus parientes asiáticos, alrededor de cien aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas en las células y tejidos, cambiaron en los humanos modernos y se extendieron a casi todos los humanos modernos. El significado biológico de estos cambios es en gran parte desconocido. Sin embargo, seis de esos cambios de aminoácidos ocurrieron en tres proteínas que juegan un papel clave en la distribución de los cromosomas, los portadores de información genética, a las dos células hijas durante la división celular.
Los efectos de las variantes humanas modernas en el desarrollo del cerebro.
Para investigar la importancia de estos seis cambios para el desarrollo de la neocorteza, los científicos primero introdujeron las variantes humanas modernas en ratones. Los ratones son idénticos a los neandertales en esas seis posiciones de aminoácidos, por lo que estos cambios los convirtieron en un modelo para el desarrollo del cerebro humano moderno. Felipe Mora-Bermúdez, autor principal del estudio, describe el descubrimiento: «Descubrimos que tres aminoácidos humanos modernos en dos de las proteínas causan una metafase más larga, una fase en la que los cromosomas se preparan para la división celular, y esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas de las células madre neurales, al igual que en los humanos modernos». Para verificar si el conjunto de aminoácidos de Neanderthal tiene el efecto contrario, los investigadores introdujeron los aminoácidos ancestrales en organoides del cerebro humano, estructuras similares a órganos en miniatura que se pueden cultivar a partir de células madre humanas en placas de cultivo celular en el laboratorio y que imitar aspectos del desarrollo temprano del cerebro humano. «En este caso, la metafase se hizo más corta y encontramos más errores de distribución cromosómica». Según Mora-Bermúdez, esto demuestra que esos tres cambios de aminoácidos humanos modernos en las proteínas conocidas como KIF18a y KNL1 son responsables de la menor cantidad de errores de distribución cromosómica observados en los humanos modernos en comparación con los modelos neandertales y los chimpancés. Agrega que «tener errores en la cantidad de cromosomas no suele ser una buena idea para las células, como se puede ver en trastornos como las trisomías y el cáncer».
«Nuestro estudio implica que algunos aspectos de la evolución y la función del cerebro humano moderno pueden ser independientes del tamaño del cerebro, ya que los neandertales y los humanos modernos tienen cerebros de tamaño similar. Los hallazgos también sugieren que la función cerebral en los neandertales puede haber sido más afectada por errores cromosómicos que eso». de los humanos modernos», resume Wieland Huttner, quien co-supervisó el estudio. Svante Pääbo, quien también codirigió el estudio, agrega que «se necesitan estudios futuros para investigar si la disminución de la tasa de error afecta los rasgos humanos modernos relacionados con la función cerebral».
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG). Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
