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 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 la división celular 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. Este proceso podría tener consecuencias sobre cómo se desarrolla y funciona el cerebro.
El neocórtex, la parte más grande de la capa externa del cerebro, es exclusivo de los mamíferos y crucial para muchas capacidades cognitivas.
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 tejidos, cambiaron en los humanos modernos y se extendieron a casi toda la especie. 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, informó que encontraron que tres aminoácidos de humanos modernos en dos de las proteínas provocan, una fase preparatoria más larga (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.
Fase preparatoria 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, indicó el científico, la fase preparatoria se hizo más corta y encontramos más errores en la distribución cromosómica. 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. Agregó, además, que tener una cantidad de errores de cromosomas no suele ser una buena idea para las células, como se puede ver en trastornos como las trisomías y el cáncer.
Este estudio implica que algunos aspectos de la evolución y función del cerebro humano moderno pueden ser independientes del tamaño del cerebro, ya que los cerebros de los neandertales y los humanos modernos son de tamaño similar. Estos hallazgos también sugieren que la función cerebral en los neandertales puede haber sido más afectada por errores cromosómicos que la de los humanos modernos.
Con información del Instituto Max Planck.