15 de septiembre de 2022
EVOLUCIÓN HUMANA
La mutación de un gen impulsó la evolución del cerebro de los humanos modernos
Un pequeño cambio en el gen TKTL1 impulsó el crecimiento neuronal.
- Sara Reardon
Cráneos de un humano moderno y de un neandertal [hairymuseummatt/Reconocimiento-CompartirIgual 2.0 Genérica (CC BY-SA 2.0), imagen derivada]
Hace más de 500.000 años, cuando los antepasados de los neandertales y los humanos modernos se dispersaron por el mundo, una mutación genética provocó que los cerebros de algunos de ellos mejorasen repentinamente. Esta mutación, de la que se informa en Science, incrementó drásticamente el número de células cerebrales en los homininos anteriores a los humanos modernos. Eso les pudo conferir una ventaja cognitiva sobre sus primos neandertales.
Arnold Kriegstein, neurólogo de la Universidad de California en San Francisco, señala que «este gen es sorprendentemente importante». Espera que resulte ser una de las muchas alteraciones genéticas que confirieron una ventaja evolutiva a los humanos sobre otros homininos. «Creo que arroja nueva luz sobre la evolución humana.»
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Cuando, en 2014, se secuenció por primera vez el genoma de un neandertal, entre otras modificaciones genéticas se identificaron 96 aminoácidos (los componentes básicos que forman las proteínas) que difieren entre los neandertales y los humanos modernos. Desde entonces, se han estudiado todas para averiguar cuáles de ellas ayudaron a los humanos modernos a superar a los neandertales y a otros homininos.
Ventaja cognitiva
Para los neurocientíficos Anneline Pinson y Wieland Huttner, del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética de Dresde, un gen en concreto es uno de los posibles responsables. El gen TKTL1 codifica una proteína que se fabrica cuando el cerebro del feto se desarrolla. Una única mutación genética en la versión humana de TKTL1 cambió un aminoácido, lo que dio lugar a una proteína diferente de las encontradas en los ancestros de los homínidos, los neandertales y los primates no humanos.
El equipo sospechó que esta proteína impulsaba la proliferación de células progenitoras neuronales (que se convierten en neuronas) a medida que se desarrolla el cerebro, concretamente en una zona llamada neocorteza, implicada en la función cognitiva. Esto, razonaron, dotaría a los humanos modernos de una ventaja cognitiva sobre sus antepasados.
Para comprobarlo, Pinson y su equipo insertaron el gen TKTL1 en el cerebro de embriones de ratón y hurón; en unos, introdujeron la versión humana, y en otros, la versión ancestral. Los animales con el gen humano desarrollaron un número significativamente mayor de células progenitoras neuronales. Cuando los investigadores modificaron las células de la neocorteza de un feto humano para que produjeran la versión ancestral, descubrieron que en el tejido fetal había menos células progenitoras y menos neuronas de las que tendría en circunstancias normales. Lo mismo ocurrió cuando insertaron la versión ancestral de TKTL1 en organoides cerebrales (estructuras similares a un minicerebro cultivadas a partir de células madre humanas).
Tamaño cerebral
Los registros fósiles indican que los humanos y los neandertales tenían aproximadamente el mismo tamaño cerebral. Esto significa que la neocorteza de los humanos modernos es más densa u ocupa una mayor parte del cerebro. A Huttner y a Pinson les sorprendió que un cambio genético tan pequeño pudiera afectar al desarrollo de la neocorteza de forma tan drástica. Según Huttner, «fue una mutación casual que tuvo enormes consecuencias».
Alysson Muotri, neurocientífica de la Universidad de California en San Diego, es más escéptica. Señala que las distintas líneas celulares se comportan de forma diferente cuando se convierten en organoides, y le gustaría que se probase la versión ancestral de TKTL1 en más células humanas. Además, añade, el genoma neandertal se comparó con el de un europeo moderno, pero las poblaciones humanas de otras partes del mundo podrían compartir algunas variantes genéticas con los neandertales.
Pinson señala que la versión neandertal de TKTL1 es muy rara entre los humanos modernos y añade que se desconoce si causa alguna enfermedad o provoca diferencias cognitivas. Según Huttner, la única manera de demostrar que desempeña un papel en la función cognitiva sería diseñar genéticamente ratones o hurones que siempre tuvieran la forma humana del gen, y comparar su comportamiento con animales que tuvieran la versión ancestral. Pinson planea investigar más a fondo los mecanismos a través de los cuales TKTL1 favorece la proliferación de células progenitoras neuronales.
Sara Reardon
Referencia: «Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neanderthals»; Anneline Pinson et al. en Science, vol. 377, n.º 6611, pág. 1170, 9 de septiembre de 2022.