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]

Científicos de la universidad de Yale han confirmado en ratones la existencia de al menos un gen con su proteína asociada en lo que tiempo atrás se consideraba mero ADN basura,

Aunque la definición de gen ha ido cambiando, se considera que es un segmento de ADN con la información necesaria para fabricar una proteína (previo paso intermedio por una molécula de ARN). Con esa asunción, ahora mismo se acepta que hay alrededor de 20.000 genes.

En algunos casos, lo que se llamó ‘ADN basura’ no solo marca el ritmo , sino que también la protagoniza

Para filtrar de entre todo el ADN las partes candidatas a ser un gen, los científicos asumen al menos dos criterios: que comience por tres letras concretas y que tenga una longitud mínima antes de que aparezca una información de Stop.

Se necesitaban reglas evitar cantidades enormes de errores”, comenta Ruahidri Jackson, primer firmante del nuevo trabajo. Las reglas en biología, tienen excepciones”.

Desde hace tiempo se sospechaba que podía haber otras regiones del ADN dando lugar a lo que, por salirse de las reglas clásicas, se llamaron ‘productos proteináceos’. Si buena parte de lo que se llamó ‘ADN basura’ estaba en realidad activo y funcionaba regulando la acción de los genes a la manera de un director, resulta que hay casos en que los que no solo marca el ritmo de la película, sino que también la protagoniza. Contra la tendencia a la poda en el número de genes, aparecen ahora nuevos actores y funciones en lugares antes ignorados.

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.»

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.

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).

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.

La Neurobiología interpersonal (IPNB) es esencialmente un marco teórico asociado con el desarrollo humano y su funcionamiento para integrar un mejor entendimiento de la salud mental asi como tratamientos más efectivos para promover un bienestar mental.

Su desarrollo se deben a Dr Daniel Siegel La mutación de un gen impulsó la evolución del cerebro de los humanos modernos y a Sara Reardon Un pequeño cambio en el gen TKTL1 impulsó el crecimiento neuronal

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.

Lo que hace un sistema nervioso es construir un modelo del mundo para integrar de manera comprensible el significado de ese innumerable volumen de datos sensoriales.

El tener que imaginar lo que existió, conduce sin duda a la confusión y error

Se pretende conocer los procesos mentales de las personas que ni siquiera tenían posibilidad de dejarnos información pero lo que pretendían o hacían eran esencia de los procesos mentales de las personas que ya no están y ni siquiera encontraron herramientas para expresarse?

Las cuevas donde se han conservado manifestaciones de quienes ya poseían imaginación son muy posteriores a los primates cuyo nivel de conciencia en el árbol de la vida es más cercano a las musarañas que a nosotros. Además, los sistemas nerviosos están conformados por tejido blando que se destruye muy poco tiempo después de la muerte de un organismo. Los fósiles, pues, aportan sólo una clave para resolver el enigma.

Harry Jerison estudió durante décadas los registros de sitios como la Sima de los Huesos en Atapuerca, provincia de Burgos, a fin de hallar claves evolutivas, esto es, cuáles fueron las presiones selectivas que permitirían no sólo el aumento de la masa cerebral de nuestros antepasados primates, sino la complejidad de sus conexiones neuronales.

El profesor Jerison trataba de encontrar una aguja en un pajar.. A partir de restos de cavidades craneanas fosilizadas se puede inferir, entre otras cosas, que los neandertales tenían un área prefrontal exactamente del mismo tamaño que la nuestra. Los insignificantes mamíferos de hace unos 200 millones de años evolucionaron por su capacidad de construir, durante la noche, un mapa cognitivo de la realidad circundante gracias al poder de su sistema auditivo. A diferencia de reptiles como los dinosaurios, quienes sólo conocían el estímulo-respuesta y su actitud frente a los avatares cotidianos era errática, los mamíferos sabían diseñar estrategias de acción. Cuando los grandes reptiles desaparecieron hace poco menos de 70 mda, la vista comenzó a adquirir preponderancia en el concierto de instrumentos que permiten a los mamíferos, como nosotros, diagnosticar lo que pasa “allá afuera”. Su evolución fue tal que ahora somos organismos visuales.

Interpreto que la utilización variada de los órganos de los sentidos, modifico la evolución del hominido y de otros animales.

El tamaño del cerebro de los mamíferos aumentó de tamaño, explica Jerison, y se llenó de receptores sensoriales. Así, el reto era integrar todos los sentidos para adquirir la capacidad de reconocer un objeto que, en teoría, podía definirse mediante un número casi infinito de diferentes tipos de receptores. La solución consistió en desarrollar una manera básica y visual, que compartimos muchas especies, cuyo propósito es representar el mundo que percibimos a cada momento, usar dicha imagen para reconocer objetos y establecer una jerarquía entre ellos.

Mientras que el cerebro de los reptiles es en esencia un mecanismo reflejo ante la realidad circundante, en el cerebro de los mamíferos surgió la capacidad de darse cuenta de sí mismo y de que hay un mundo real en movimiento. Así aparecieron especies con la habilidad de procesar estímulos mediante una representación perceptual y consciente del mundo.

Para Jerison la función prístina de la conciencia fue generar una imagen de infinidad de objetos, sin importar qué tipo de receptores sensoriales se utilicen para reconocerlos, pero entendiendo el significado de cada uno de ellos. Los reptiles jamás llegarían a tal conclusión dado que su sistema nervioso reacciona sin buscar mayor significado, mientras que el cerebro de los mamíferos logró transformar el estímulo en un “objeto” existente en el espacio tiempo y pudo, en consecuencia, enfrentarlo de manera activa porque significa algo en cada ocasión.

El profesor Jerison insistió en afirmar que el cerebro humano no es más que un viejo marrullero, como aquel equipo de veteranos por los que, uno por uno, no darías un quinto pero que, en conjunto, suelen dar el campanazo. Dicho de otra manera, entender cada trozo de información sensorial coherente (bytes) e incoherente (bits) nos llevaría a la debacle, nuestro dispositivo se colapsaría y ya habríamos desaparecido de la faz de la Tierra. De acuerdo con el paleoneurobiólogo, lo que hace un sistema nervioso es construir un modelo del mundo para integrar de manera comprensible el significado de ese innumerable volumen de datos sensoriales. Lo individual no vale, pero el conjunto es armonioso.

En la medida que el tiempo evolutivo siguió su curso la capacidad de imaginar modelos mejoró y, por ende, fue más fácil reconocer cierto patrón en diversas clases de datos (desde el zumbido de un mosquito hasta el estallido de un relámpago, por ejemplo). Dado que es imposible reconocer cada dato, lo que el modelo nos permite imaginar es su ubicación en la escena (si el mosquito ya hizo de la suyas o apenas se acerca amenazante, si la tormenta es inminente o habrá de disiparse). Sabemos que el mundo que percibimos es únicamente el modelo que hemos podido crearnos de él (algunos somos más sensibles que otros al ataque nocturno de insectos), si bien no es el mundo mismo.

La autoconciencia nos deja distinguir el conocimiento que adquirimos por el lenguaje articulado y el que proviene de los sentidos. Los esquizofrénicos que escuchan voces y los paranoicos que se sienten perseguidos por alguna fuerza del mal han perdido esta capacidad de entender y enfrentar la realidad. Algo similar sucede con lo sueños y las experiencias místicas, donde no estamos seguros de que el acontecer sea real o no. Para Jerison, cuando parece que abandonamos nuestro cuerpo en un evento extático de hecho lo que sucede es el derrumbe de nuestra habilidad para ir y venir entre los sentidos externos (datos sensoriales) y el sentido del lenguaje.

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.

Referencia:

Sara Reardon Cráneos de un humano moderno y de un neandertal [hairymuseummatt/Reconocimiento-CompartirIgual 2.0 Genérica (CC BY-SA 2.0), imagen derivada]

Anneline Pinson y Wieland Huttner, del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética de Dresde

Alysson Muotri, neurocientífica de la Universidad de California en San Diego

LA MUTACIÓN DE UN GEN IMPULSÓ LA EVOLUCIÓN DEL CEREBRO DE LOS HUMANOS MODERNOS

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