¿Qué hace que tu cerebro sea diferente al de un neandertal?

Los investigadores han identificado una mutación en nuestro ADN que podría haber ayudado a distinguir las mentes de nuestros ancestros de las de los neandertales y otros parientes extintos. Esta mutación, que ha ocurrido durante los últimos cientos de miles de años, parece estimular la producción de neuronas en la parte del cerebro que usamos para nuestras formas de pensamiento más complejas. Los detalles del estudio se publican en la revista Science.

La idea de que los neandertales eran mucho más primitivos que los humanos modernos ahora está desactualizada. Hace tres años, los análisis de varias docenas de esqueletos habían sugerido que este último también cuidaba a sus pacientes y acudía en ayuda de las mujeres embarazadas.

También sabemos que los neandertales, a menudo retratados como seres sedientos de sangre, en última instancia no eran más violentos que los humanos modernos. Más recientemente, también supimos que sus recién nacidos tenían un peso comparable al nuestro, lo que indica una historia gestacional probablemente similar.

Finalmente, un estudio publicado el año pasado en Nature Ecology & Evolution también nos reveló que los neandertales habían desarrollado la capacidad de percibir y producir los sonidos del habla humana.

Por lo tanto, nuestro antiguo primo no era estúpido y parece haber explotado todo su potencial. Sin embargo, todavía era algo limitado en comparación con el Homo Sapiens. Un nuevo estudio acaba de entregar varias diferencias notables en el desarrollo del cerebro entre nuestras dos especies.

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Créditos: Nikola Solic

Docenas de mutaciones específicas de los humanos modernos

La característica más obvia del cerebro humano es su tamaño cuatro veces mayor que el de nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés. El lóbulo frontal humano, esencial para algunos de nuestros pensamientos más complejos, también produce muchas más neuronas que en el suyo. Sin embargo, comparar humanos con chimpancés se enfrenta a ciertas limitaciones. Y por una buena razón, nuestro ancestro común más reciente habría vivido siete millones de años.

Para cerrar esta brecha, los investigadores han tenido que recurrir a nuestros ancestros más recientes. Al inspeccionar los cráneos de varias especies de homínidos, los paleoantropólogos han descubierto que el tamaño del cerebro de estos últimos había aumentado considerablemente desde alrededor dos millones de añosantes de alcanzar su tamaño actual hay unos 600.000 años. En ese momento, los neandertales tenían cerebros tan grandes como los nuestros. Sin embargo, el tamaño no lo es todo.

De hecho, los cerebros de los neandertales eran más alargados que los nuestros, probablemente porque ciertas regiones del cerebro evolucionaron de manera diferente. Para obtener más información, los investigadores han tratado de explotar los pocos restos de ADN preservados milagrosamente dentro de los fósiles de nuestros primos antiguos. Utilizando estos valiosos datos, pudieron reconstruir genomas completos de neandertales, así como de sus primos orientales, los denisovanos.

Armados con esta información, los científicos observaron diferencias potencialmente cruciales entre nuestro genoma y el de estas dos especies extintas. El ADN humano contiene aproximadamente 19.000 genes. Las proteínas codificadas por estos genes son en su mayoría idénticas a las de nuestros primos. Sin embargo, los investigadores pudieron identificar 96 mutaciones específico del hombre moderno. Y según este estudio, uno de ellos parece modificar un gen llamado TKTL1. Sin embargo, sabemos que TKTL1 es muy activo en la corteza cerebral humana en desarrollo, en particular en el lóbulo frontal, que desempeña un papel clave en las funciones cognitivas.

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familia neandertal. Créditos: Museo Field.

Tres experimentos confirman el papel clave de TKTL1

En los experimentos, los investigadores primero inyectaron la versión humana de este gen en los cerebros en desarrollo de ratones y hurones. Luego descubrieron que esto animaba a los cerebros de estos dos animales a producir más neuronas.

Luego, los investigadores realizaron experimentos con células humanas utilizando fragmentos de tejido cerebral fetal obtenidos mediante el consentimiento de mujeres que habían tenido abortos. Después de usar tijeras moleculares para extraer el gen TKTL1 de las células en las muestras de tejido, descubrieron que el tejido cerebral humano producía menos células progenitoras (que producen neuronas).

Finalmente, en una tercera serie de experimentos, el equipo desarrolló cerebros neandertales en miniatura. Para ello, utilizaron una célula madre embrionaria humana, modificando su gen TKTL1 para que ya no portase la mutación humana e integrando otras mutaciones encontradas en nuestros parientes, incluidos los neandertales.

Luego colocaron la célula madre en un “baño de químicos” que permitió por último producir un grupo de tejido cerebral en desarrollo (organoide cerebral). Este organoide generó células cerebrales progenitoras que luego produjeron una corteza en miniatura formada por capas de neuronas. Resultado: el organoide similar a Neanderthal produjo menos neuronas que aquellos con la versión humana de TKTL1.

Otras diferencias clave

En última instancia, estos tres conjuntos de experimentos parecen probar que una simple adición de molestia habría tenido un efecto dramático en la producción de neuronas en los humanos modernos.

Por supuesto, este nuevo descubrimiento no significa que TKTL1 nos convierta en quienes somos por sí solos. Otros investigadores están examinando actualmente las docenas de otras mutaciones conocidas que pueden haber jugado un papel en las trayectorias evolutivas de los humanos modernos y los neandertales.

En julio pasado, un equipo también informó que otras dos mutaciones conocidas modificaron la tasa de división de las células cerebrales en desarrollo. El año pasado, un equipo de la Universidad de California también descubrió que otra mutación parecía alterar la cantidad de conexiones que las neuronas humanas hacen entre sí.