Se trata del primer estudio que identifica por qué el cerebro humano es más grande y tiene más neuronas (de hecho, tenemos tres veces más ) que los cerebros de los chimpancés o los gorilas. Dirigido por investigadores del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) en Cambridge (Reino Unido) y que recoge la revista Cell, identificó un interruptor molecular clave en este proceso: un solo gen que se activa antes en gorilas y chimpancés que en los humanos, favorece estas diferencias celulares que conducen a una mayor o menos producción de neuronas y, por tanto, a un mayor tamaño del cerebro.

La investigación comparó ‘organoides cerebrales’ (tejidos 3D desarrollados a partir de células madre que imitan 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 crecieron mucho más que los organoides de otros simios.

«Esto proporciona algunos de los primeros conocimientos 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 notable entre nosotros y otros simios es lo increíblemente grande que es nuestro cerebro «, explica Madeline Lancaster, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC, quien dirigió el estudio.

¿Qué provoca este aumento en el tamaño?

Los investigadores descubrieron que un gen denominado ZEB2 se activa mucho antes en gorilas y chimpancés que en los seres humanos, algo que determina cambios en la forma del desarrollo celular y optimiza la producción de un mayor número de neuronas en el cerebro, de ahí que nuestro cerebro humano cuente con un tamaño considerablemente diferente al de otros primates.

El momento clave es durante las primeras etapas del desarrollo del cerebro, cuando las neuronas son producidas por células madre llamadas progenitores neurales. Estas células inicialmente tienen 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 posteriormente. A medida que las células maduran y ralentizan su multiplicación, se alargan, formando una forma como un cono de helado estirado. Es decir, necesitan mantener esa forma cilíndrica el mayor tiempo posible para reproducirse mucho mejor y por tanto, contar con mayor número de neuronas.

Según el experimento, en los organoides cerebrales de gorilas y chimpancés, el proceso tardaba alrededor de cinco días (en roedores, apenas unas horas) y en los humanos, el ciclo se mantenía hasta unos siete días. De ahí que esta configuración especial sea la que favorezca la multiplicación de las células encargadas de la producción de las neuronas. Tienen más tiempo para multiplicarse. Esto podría ser en gran parte responsable del número aproximadamente tres veces mayor de neuronas en los cerebros humanos en comparación con los cerebros de gorilas o chimpancés.

«Hemos descubierto 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 fabrican. Es notable que un cambio evolutivo relativamente simple en la forma celular pueda tener consecuencias tan importantes en la evolución del cerebro. Siento que realmente hemos aprendido algo fundamental sobre las preguntas que me han interesado desde que tengo uso de razón: qué hace nosotros humanos «, aclara Lancaster.

Salvedades

Los investigadores señalan que los organoides representan únicamente un modelo y, por tanto, no replican completamente los cerebros reales, especialmente la función cerebral madura. Pero para preguntas fundamentales sobre nuestra evolución, estos tejidos cerebrales ofrecen una vista sin precedentes de las etapas clave del desarrollo del cerebro que sería imposible estudiar de otra forma.