14 de diciembre de 2018

Los genes neandertales arrojan luz sobre aspectos únicos del cerebro humano moderno

Los genes neandertales arrojan luz sobre aspectos únicos del cerebro humano moderno
ALLAN HENDERSON - ARCHIVO

MADRID, 14 Dic. (EUROPA PRESS) -

Los cráneos humanos modernos tienen una forma "globular" (redonda) única, mientras que nuestros primos más cercanos, los neandertales extintos hace mucho tiempo, tenían los cráneos alargados que son típicos de la mayoría de los primates. Se sospecha que esta sorprendente diferencia de forma refleja cambios evolutivos en los tamaños relativos de las estructuras del cerebro humano, tal vez incluso en las formas en que las áreas clave del cerebro están conectadas entre sí. Sin embargo, el tejido cerebral no se fosiliza, por lo que la explicación biológica subyacente sigue siendo difícil de alcanzar.

Un equipo de investigación internacional, dirigido por el paleoantropólogo Philipp Gunz (del Instituto de Psicolinguística Max Planck, en Leipzig, Alemania) y los genetistas Simon Fisher y Amanda Tilot (del Instituto de Psicolinguística Max Planck, en Nimega, Países Bajos), desarrolló una nueva estrategia para investigar esta cuestión. El equipo combinó el análisis de cráneos fósiles, datos de secuencias de genomas antiguos e imágenes cerebrales. "Nuestro objetivo era identificar posibles genes candidatos y vías biológicas relacionadas con la 'globularidad' del cerebro", dice Tilot.

Para centrar su búsqueda, aprovecharon el hecho de que los humanos vivos con ancestros europeos llevan fragmentos raros de ADN neandertal enterrados en sus genomas, como resultado del cruce entre los neandertales y los ancestros de los europeos modernos. Diferentes personas portan distintos fragmentos, que están dispersos por el genoma.

Los investigadores utilizaron por primera vez exploraciones tomográficas computarizadas de cráneos fósiles neandertales y cráneos de humanos modernos para hacer 'endocast', huellas virtuales del interior del cerebro. Luego, desarrollaron una única medida de 'globularidad', basada en las diferencias en la forma del cráneo entre los humanos y los neandertales.

Luego, los científicos se unieron a colegas de la Universidad de Radboud de Nigema (Países Bajos), la Universidad de Greifswald (Alemania) y la Universidad de California en Irvine (Estados Unidos), para determinar el grado de 'globularidad' de miles de humanos sanos en la actualidad, utilizando datos de imágenes de resonancia magnética.

Aunque las formas modernas del cerebro humano y del cráneo son claramente distintas de las de los neandertales, los científicos todavía encontraron diferencias considerables en la 'globularidad' entre los participantes. Finalmente, los científicos estudiaron los genomas de alrededor de 4.500 de los participantes para identificar los fragmentos de ADN neandertal que cada persona llevaba. ¿Alguno de estos fragmentos de ADN neandertal influiría en la 'globularidad' del cerebro en su muestra humana viva?

FRAGMENTOS DE ADN NEANDERTAL ASOCIADOS CON CEREBROS MENOS GLOBULARES

El equipo encontró fragmentos de ADN neandertal en los cromosomas 1 y 18 que estaban asociados con cerebros menos globulares (más alargados). Estos fragmentos se vincularon con la actividad alterada de dos genes, UBR4 y PHLPP1, que ya se sabe que desempeñan papeles en aspectos importantes del desarrollo cerebral (neurogénesis y mielinización, respectivamente). La evidencia más sólida de los efectos de estos fragmentos de ADN neandertal en la actividad de los genes fue en el putamen (en los ganglios basales) y el cerebelo.

"El potencial de los vínculos entre los cambios evolutivos en la 'globularidad' del cerebro y los mecanismos que afectan los ganglios basales y el cerebelo es intrigante", dice Gunz. Ambas estructuras reciben información directa de la corteza motora y participan en la preparación, el aprendizaje y la coordinación de los movimientos. Los ganglios basales también contribuyen a funciones cognitivas como la memoria, la atención, la planificación, el aprendizaje de habilidades y la evolución potencial del habla y del lenguaje.

Los autores subrayan que la evidencia arqueológica reciente ha documentado comportamientos simbólicos sofisticados en neandertales que anteriormente se habían atribuido exclusivamente a los humanos modernos, como la estructura enigmática construida en el interior de la cueva de Bruniquel, en Francia, y el arte de cuevas de Neandertal en Iberia. "El objetivo de nuestro estudio es comprender la forma inusual del cerebro de los humanos modernos. Estos resultados no pueden usarse para hacer inferencias sobre lo que los neandertales podían o no podían hacer", matiza Gunz,

"Los efectos de transportar estos fragmentos raros de ADN neandertal son realmente sutiles, pero detectables debido al gran tamaño de la muestra", explica Fisher, y agrega que "este es solo un primer vistazo de los fundamentos moleculares de la 'globularidad'. Al igual que en otros aspectos de la estructura cerebral, la 'globularidad' es un rasgo que probablemente esté influenciado por los efectos combinados de muchas variantes genéticas diferentes".

Según el equipo de investigación, este descubrimiento genera hipótesis que se pueden probar con nuevos experimentos, por ejemplo, utilizando tejido neuronal humano que se puede cultivar en el laboratorio. Gunz y Fisher ahora están ampliando el enfoque para realizar investigaciones en muestras más grandes como el Biobanco de Reino Unido. Anticipan que los futuros estudios de detección del genoma revelarán genes adicionales asociados con la 'globularidad', además de indicar cómo este rasgo fascinante está vinculado a otros aspectos de la biología humana.