Un equipo de investigadores ha logrado desarrollar mini cerebros similares a los de los neandertales en un laboratorio intercambiando un solo gen humano por una variante antigua.
Además de permitir una inspección de cerca del aparato cortical de nuestros parientes extintos, este increíble experimento también arroja luz sobre las raíces genéticas de la inteligencia humana.
Al describir su trabajo en la revista Science, los autores del estudio señalan que los organoides que produjeron no deberían considerarse verdaderos cerebros neandertales, sino que son más como gotas de neuronas que poseen las características genéticas de esta especie de homínido extinto.
Los investigadores comenzaron comparando los genomas secuenciados de los humanos modernos y los neandertales e identificaron 61 mutaciones específicas que separan a las dos especies. De estos genes alterados, uno en particular les llamó la atención.
Conocido como antígeno ventral neuro-oncológico 1 (NOVA1), el gen en cuestión es un regulador maestro de otros genes y juega un papel central en la formación de sinapsis, que son las conexiones entre neuronas. Más específicamente, NOVA1 influye en un proceso llamado empalme, que es crucial para la expresión genética.
En humanos, el empalme alterado de NOVA1 se ha asociado con varios trastornos neurológicos, lo que destaca la importancia de este gen para el neurodesarrollo.
La variante neandertal de NOVA1 se diferencia de la de los humanos modernos por un solo bloque de construcción molecular, también conocido como nucleótido. Sin embargo, se encontró que cambiar una variante por otra tenía consecuencias dramáticas.
Para descubrir esto, los investigadores utilizaron una técnica de edición de genes llamada CRISPR para alterar el genoma de las células madre pluripotentes humanas, cambiando su variante NOVA1 humana por la forma neandertal. Estas células madre se desarrollaron más tarde en neuronas, formando pequeños organoides de tejido cerebral neandertalizado.
Incluso a simple vista, estos mini-cerebros se diferenciaban mucho de los organoides humanos, mostrando una forma marcadamente diferente. Una inspección más cercana reveló que los organoides de Neandertal se desarrollaron más lentamente y tenían una mayor complejidad superficial que aquellos con el gen NOVA1 moderno.
La expresión de la variante arcaica también condujo a interacciones de proteínas sinápticas alteradas y señalización de neurotransmisores, e impidió que las neuronas se sincronizaran en redes.
Con base en estas observaciones, los investigadores concluyen en el artículo que “la sustitución específica de humanos en NOVA1, que se fijó en los humanos modernos después de la divergencia de los neandertales, puede haber tenido consecuencias funcionales para la evolución de nuestra especie”.
En un comunicado, el autor del estudio, el Dr. Alysson Muotri, comentó que “es fascinante ver que una única alteración de un par de bases en el ADN humano puede cambiar la forma en que está conectado el cerebro”.
Muotri agregó:
“No sabemos exactamente cómo y cuándo en nuestra historia evolutiva ocurrió ese cambio. Pero parece ser significativo y podría ayudar a explicar algunas de nuestras capacidades modernas en comportamiento social, lenguaje, adaptación, creatividad y uso de la tecnología”.
Sin embargo, es importante señalar que este estudio solo analizó el impacto de una variante del gen neandertal y que todavía quedan 60 genes más por investigar. Para comprender exactamente cómo se veía y funcionaba un cerebro neandertal, los investigadores deberán crear organoides que posean todas estas variantes de genes antiguos.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Science.
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