Un sutil cambio en un único gen permitió a los humanos modernos generar más neuronas que los neandertales

El cambio de un solo aminoácido en la proteína TKTL1 podría haber dado a nuestra especie una ventaja al permitir la formación de un número mayor de neuronas en el neocórtex cerebral

El cambio de un único aminoácido en una única proteína, la TKTL1, podría haber dado a los humanos modernos una decisiva ventaja sobre sus contemporáneos, los neandertales, al permitir la formación de un mayor número de neuronas en el neocórtex cerebral. Esa es la extraordinaria conclusión a la que ha llegado un extenso equipo internacional de investigadores, dirigido por Anneline Pinson, del Instituto Max Planck de Biología Molecular Celular y Genética, y en el que han colaborado, entre otros, Svante Paäbo, que en 2010 consiguió junto a su equipo secuenciar por primera vez el genoma de un neandertal.

Según los investigadores, este pequeño cambio genético contribuyó de forma decisiva a las diferencias cognitivas entre los primeros humanos de nuestra especie y otras variantes humanas que terminaron por extinguirse. El estudio se publica en la revista 'Science'.

La región exterior de la corteza cerebral, el neocórtex, es directamente responsable de las capacidades cognitivas. En los humanos, esta estructura es grande y compleja, lo que se cree que dota a nuestra especie de habilidades únicas y extraordinarias. Sin embargo, la evolución del neocórtex en los homínidos no se comprende aún demasiado bien, y a pesar de que existe evidencia fósil que indica que los cerebros de los neandertales tenían un tamaño similar al de los humanos modernos, se desconoce cuáles habrían podido ser sus diferencias en cuanto a funciones y estructura.

Estudios anteriores ya habían demostrado que el diferente número de células progenitoras de las neuronas en poblaciones diferentes dan como resultado distintas formas y tamaños de los neocórtex de las especies vivas. Y ahora Anneline Pinson y sus colegas han comparado secuencias de genomas de humanos modernos con las de neandertales y simios y han descubierto una sustitución de un único aminoácido, codificada en el gen TKTL1 y que se da sólo en los humanos modernos.

Un solo aminoácido

Al colocar el aminoácido modificado en un organoide (una versión simplificada y en miniatura de un órgano), o al sobreexpresarlo en cerebros de ratones y hurones, los investigadores se dieron cuenta de que la variante humana moderna del TKTL1 generaba más neuro progenitores de glía radial basal que las variantes del gen de humanos arcaicos, lo que resultaba en la producción de un número mucho mayor de neuronas neocorticales.

Al contrario, al interrumpir la expresión del aminoácido o reemplazarlo por su variante arcaica en tejido neocortical de fetos humanos u organoides cerebrales, la producción de neuronas se reducía drásticamente. Juntas, estas observaciones abren el camino para descubrir los cambios evolutivos específicos que dieron forma al cerebro humano moderno, diferenciándolo del de todos sus congéneres.

Lóbulo frontal

La relevancia de estos hallazgos es que demuestran la importancia crítica de este único cambio de aminoácidos entre los neandertales y los humanos modernos en el desarrollo embrionario de su corteza cerebral, lo que condujo a una proliferación de células progenitoras y neurogénesis mucho mayor en los humanos modernos. Dado que TKTL1 se expresa en mayor medida en el lóbulo frontal de los humanos modernos, los resultados de este estudio sugieren, además, que este pequeño cambio genético puede haber sido clave en la expansión característica del lóbulo frontal en los humanos modernos en comparación con los humanos antiguos y otros primates no humanos, adquiriendo su forma típica moderna.

El estudio, por supuesto, no ha pasado indiferente, y ha suscitado ya distintas reacciones en la comunidad científica. Según ha explicado a SMC España Emiliano Bruner, del Centro Nacional de Investigación sobre Evolución Humana (CENIEH), «el cerebro es un órgano increíblemente complejo y el proceso cognitivo lo es mucho más, porque abarca además factores ambientales de todo tipo. Me parece muy reduccionista llegar a conclusiones tan importantes solamente a raíz de un único gen y de un experimento de cultivo o expresión celular».

Comentarios

Totalmente de acuerdo con la última frase: "Me parece muy reduccionista llegar a conclusiones tan importantes solamente a raíz de un único gen y de un experimento de cultivo o expresión celular". Habría que añadir el hecho de que el cerebro neandertal era, en general, mayor que el de los humanos modernos y que la malfunción del gen TKTL1 produce en nosotros el síndrome de Wernicke-Korsakoff.

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