Los cerebros de los neandertales se desarrollaron de manera diferente a los de los humanos modernos
Las células madre del cerebro de los humanos modernos cometen menos errores en la distribución de sus cromosomas a las células hijas
Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos modernos. El neocórtex, la parte más grande de la capa externa del cerebro, es exclusivo de los mamíferos y crucial para muchas capacidades cognitivas. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética de Células Moleculares en Dresden y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig han descubierto ahora que las células madre neurales, las células de las que derivan las neuronas en el neocórtex en desarrollo, dedican más tiempo a preparar sus cromosomas para división en los humanos modernos que en los neandertales. Esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas en los humanos modernos que en los neandertales o los chimpancés, y podría tener consecuencias sobre cómo se desarrolla y funciona el cerebro.
Después de que los ancestros de los humanos modernos se separaron de los neandertales y los denisovanos, sus parientes asiáticos, alrededor de cien aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas en las células y los tejidos, cambiaron en los humanos modernos y se extendieron a casi todos los humanos modernos. El significado biológico de estos cambios es en gran parte desconocido. Sin embargo, seis de esos cambios de aminoácidos ocurrieron en tres proteínas que juegan un papel clave en la distribución de los cromosomas, los portadores de información genética, a las dos células hijas durante la división celular.
Para investigar la importancia de estos seis cambios para el desarrollo de la neocorteza, los científicos primero introdujeron las variantes humanas modernas en ratones. Los ratones son idénticos a los neandertales en esas seis posiciones de aminoácidos, por lo que estos cambios los convirtieron en un modelo para el desarrollo del cerebro humano moderno. Felipe Mora-Bermúdez, autor principal del estudio, describe el descubrimiento: “Encontramos que tres aminoácidos humanos modernos en dos de las proteínas provocan una metafase más larga, una fase en la que los cromosomas se preparan para la división celular, y esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas de las células madre neurales, al igual que en los humanos modernos”.
Metafase más corta
Para comprobar si el conjunto neandertal de aminoácidos tiene el efecto contrario, los investigadores introdujeron los aminoácidos ancestrales en organoides cerebrales humanos: estructuras similares a órganos en miniatura que se pueden cultivar a partir de células madre humanas en placas de cultivo celular en el laboratorio y que imitan aspectos del desarrollo temprano del cerebro humano. “En este caso, la metafase se hizo más corta y encontramos más errores en la distribución cromosómica”. Según Mora-Bermúdez, esto demuestra que esos tres cambios de aminoácidos humanos modernos en las proteínas conocidas como KIF18a y KNL1 son responsables de la menor cantidad de errores de distribución cromosómica observados en los humanos modernos en comparación con los modelos neandertales y los chimpancés. Agrega que “tener errores en la cantidad de cromosomas no suele ser una buena idea para las células, como se puede ver en trastornos como las trisomías y el cáncer”.
“Nuestro estudio implica que algunos aspectos de la evolución y función del cerebro humano moderno pueden ser independientes del tamaño del cerebro, ya que los neandertales y los humanos modernos tienen cerebros de tamaño similar. Los hallazgos también sugieren que la función cerebral en los neandertales puede haber sido más afectada por errores cromosómicos que la de los humanos modernos”, resume Wieland Huttner, quien co-supervisó el estudio. Svante Pääbo, quien también cosupervisó el estudio, agrega que "se necesitan estudios futuros para investigar si la disminución de la tasa de error afecta los rasgos humanos modernos relacionados con la función cerebral"
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