Descubren los genes que propiciaron que el cerebro humano triplicara su tamaño

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Identifican los genes que moldearon el cerebro humano.

Nuestro órgano pensante tuvo que experimentar una evolución increíble en un período récord pero, ¿qué fue lo que nos otorgó esta unicidad? ¿Qué cambio impulsó nuestra capacidad para pensar y resolver problemas?

Ahora, dos investigaciones llevadas a cabo por la Universidad de California en Santa Cruz (EE. UU.) y la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica) han revelado que un grupo de genes que se encuentra solo en los seres humanos surgió en nuestros antepasados hace 3-4 millones de años y son los responsables de haber impulsado la evolución de un cerebro de apenas 400 centímetros cúbicos a 1350.

Los genes, llamados NOTCH2NL, pertenecen a una familia muy antigua (y prácticamente desconocida) llamada Notch que se identificó por primera vez en las moscas de la fruta.

Los genes de Notch se remontan a “cientos de millones de años” y “desempeñan un papel importante en el desarrollo embrionario”, comenta David Haussler, profesor de ingeniería biomolecular en la Universidad de California en Santa Cruz y coautor principal del primer estudio.

“Descubrir que los humanos tienen un nuevo miembro de esta familia involucrado en el desarrollo del cerebro es extremadamente emocionante”, aclara Haussler.

Los investigadores descubrieron que los genes NOTCH2NL parecen tener un papel clave, y solo en los humanos, en el desarrollo de la corteza cerebral humana, como base de las habilidades cognitivas avanzadas, como el razonamiento y el lenguaje.

Los genes se expresan en las células madre neuronales de la corteza y retrasan su maduración en tipos celulares específicos.

Este retraso resulta en la acumulación de un conjunto más grande de células madre, lo que a su vez genera la producción de más neuronas a lo largo del desarrollo del cerebro.

Los genes aumentan la señalización durante el desarrollo

Los genes NOTCH2NL se encuentran en un área del genoma humano, “el brazo largo del cromosoma 1”, que se ha relacionado con varios trastornos del neurodesarrollo como el autismo, la microcefalia, la macrocefalia y la esquizofrenia.

Un error genético cambió la forma en que se desarrollaron nuestras neuronas

Algunos de los trastornos están relacionados con la duplicación de grandes secciones de ADN, y algunos están relacionados con deleciones (una parte de un gen que puede causar una anomalía).

Las proteínas codificadas por la familia de genes Notch están relacionadas con la señalización dentro de las células y también entre las células.
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Muchas de estas señales dirigen el destino de las células madre, por ejemplo, si se diferencian en células cerebrales o cardíacas, en muchas partes del cuerpo.

Los investigadores descubrieron que los genes NOTCH2NL codifican proteínas que “mejoran” la señalización de Notch.

“La señalización de Notch ya era conocida por ser importante en el sistema nervioso en desarrollo.

NOTCH2NL parece amplificar la señalización de Notch, lo que conduce a una mayor proliferación de células madre neurales y retraso en la maduración neuronal”, agrega Sofie R. Salama, investigadora científica en ingeniería biomolecular de la UC Santa Cruz.

Sin embargo, los expertos señalan que los genes son solo parte de un proceso mucho más grande que controla el desarrollo de la corteza humana: no “actúan en el vacío”. Entraron en juego en un “momento provocador de la evolución humana”.

Parece que los “errores de copia de ADN” que ocurrieron en nuestros antepasados y que dieron lugar a los genes NOTCH2NL son de un tipo similar a los que conducen a trastornos neurológicos en el síndrome de deleción/duplicación 1q21.1.

“Estos largos segmentos de ADN -que son casi idénticos- pueden confundir la maquinaria de replicación y causar inestabilidad en el genoma”, explica Haussler.

Paradójicamente, parece que el proceso de duplicación de genes en la región del cromosoma 1 que nos proporcionó un cerebro más grande también puede ser responsable de hacernos vulnerables al síndrome de deleción/duplicación 1q21.1.

Utilizando herramientas de secuenciación, los investigadores encontraron ocho versiones de NOTCH2NL en humanos de hoy en día, y sospechan que hay más por descubrir.

Cada versión de NOTCH2NL varía ligeramente en la secuencia de su ADN, pero a qué nivel sigue siendo un misterio.

Los genes mostraron diferencias sutiles cuando se probaron en células cultivadas en laboratorio.

Sin embargo, todavía hay mucho más trabajo por hacer para descubrir qué significan estas diferencias.

Fuente: Muy Interesante