Cómo los humanos desarrollan cerebros más grandes que otros monos: ScienceDaily

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Un nuevo estudio es el primero en identificar cómo los cerebros humanos crecen mucho más, con tres veces más neuronas que los cerebros de chimpancés y gorilas. El estudio, dirigido por investigadores del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) en Cambridge, Reino Unido, identificó un interruptor molecular clave que puede hacer que los organoides del cerebro de los monos crezcan más como organoides humanos y viceversa.

El estudio, publicado en la revista Celda, compararon los «organoides cerebrales», tejidos en 3D cultivados a partir de células madre que modelan el desarrollo temprano del cerebro, que se cultivaron a partir de células madre humanas, de gorilas y de chimpancés.

Al igual que los cerebros reales, los organoides del cerebro humano han crecido mucho más que los organoides de otros monos.

La Dra. Madeline Lancaster, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC, quien dirigió el estudio, dijo: “Esto proporciona algunas de las primeras ideas sobre lo que es diferente en el desarrollo del cerebro humano que nos distingue de nuestros parientes vivos más cercanos, los otros grandes simios. La diferencia más obvia entre nosotros y otros simios es lo increíblemente grande que es nuestro cerebro «.

Durante las primeras etapas del desarrollo del cerebro, las neuronas están formadas por células madre llamadas progenitores neurales. Estas células progenitoras tienen inicialmente una forma cilíndrica que facilita su división en células hijas idénticas con la misma forma.

Cuantas más veces se multipliquen las células progenitoras neurales en esta etapa, más neuronas habrá más adelante.

A medida que las células maduran y ralentizan su multiplicación, se estiran, formando una forma similar a un cono de helado alargado.

Anteriormente, la investigación en ratones había demostrado que sus células progenitoras neurales maduran en forma cónica y ralentizan su multiplicación en cuestión de horas.

Ahora, los organoides cerebrales han permitido a los investigadores descubrir cómo ocurre este desarrollo en humanos, gorilas y chimpancés.

Descubrieron que esta transición lleva mucho tiempo en gorilas y chimpancés y ocurre durante un período de aproximadamente cinco días.

Los antepasados ​​humanos se retrasaron aún más en esta transición, que tomó aproximadamente siete días. Las células progenitoras humanas mantuvieron su forma cilíndrica más tiempo que otros monos y durante este tiempo se dividieron con más frecuencia, produciendo más células.

Esta diferencia en la velocidad de transición de progenitores neurales a neuronas significa que las células humanas tienen más tiempo para multiplicarse. Esto podría ser en gran parte responsable de las aproximadamente tres veces más neuronas en el cerebro humano que en el cerebro de gorila o chimpancé.

El Dr. Lancaster dijo: “Descubrimos que un cambio retardado en la forma de las células en el cerebro temprano es suficiente para cambiar el curso del desarrollo, lo que ayuda a determinar la cantidad de neuronas que se producen.

«Es asombroso que un cambio evolutivo relativamente simple en la forma celular pueda tener consecuencias importantes en la evolución del cerebro. Siento que realmente hemos aprendido algo fundamental sobre las preguntas que me han interesado desde que tengo memoria: qué somos los humanos. «

Para descubrir el mecanismo genético que impulsa estas diferencias, los investigadores compararon la expresión génica, cuyos genes se activan y desactivan, en los organoides del cerebro humano frente a otros monos.

Identificaron diferencias en un gen llamado «ZEB2», que se activó antes en los organoides del cerebro del gorila que en los organoides humanos.

Para probar los efectos del gen en las células progenitoras de los gorilas, retrasaron los efectos de ZEB2. Esto ralentizó la maduración de las células progenitoras, provocando que los organoides cerebrales del gorila se desarrollaran más parecidos a los humanos, más lentos y más grandes.

Por el contrario, la activación del gen ZEB2 más temprano en las células progenitoras humanas promovió una transición prematura a organoides humanos, de modo que se desarrollaron más como organoides de mono.

Los investigadores señalan que los organoides son un modelo y, como todos los modelos, no replican completamente los cerebros reales, especialmente las funciones cerebrales maduras. Pero para preguntas fundamentales sobre nuestra evolución, estos tejidos cerebrales en un plato brindan una visión sin precedentes de las etapas clave del desarrollo del cerebro que serían imposibles de estudiar de otra manera.

El Dr. Lancaster formó parte del equipo que creó los primeros organoides cerebrales en 2013.

Este estudio fue financiado por el Medical Research Council, el European Research Council y Cancer Research UK.

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