MADRID 30 Nov. (EUROPA PRESS) -
Hasta ahora la evolución de las funciones cognitivas superiores en los seres humanos se ha relacionado sobre todo con la expansión del neocórtex, una región del cerebro responsable, entre otras cosas, del pensamiento consciente, el movimiento y la percepción sensorial. Sin embargo, los investigadores son cada vez más conscientes de que el "pequeño cerebro" o cerebelo también se expandió durante la evolución y probablemente contribuye a las capacidades exclusivas de los humanos.
Un estudio internacional, publicado en la revista 'Nature', dirigido por el doctor Henrik Kaessmann, del Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg (Alemania) y el doctor Stefan Pfister del Hopp Children's Cancer Center de Heidelberg, junto con investigadores de China, Francia, Hungría y el Reino Unido, ha generado mapas genéticos completos del desarrollo de las células del cerebelo de humanos, ratones y zarigüeyas. La comparación de estos datos revela características celulares y moleculares ancestrales y específicas de cada especie en el desarrollo del cerebelo a lo largo de 160 millones de años de evolución de los mamíferos.
"Aunque el cerebelo, una estructura situada en la parte posterior del cráneo, contiene alrededor del 80 por ciento de todas las neuronas del cerebro humano, durante mucho tiempo se consideró una región del cerebro con una arquitectura celular bastante simple", explica el profesor Kaessmann. Sin embargo, en los últimos tiempos han aumentado las pruebas que sugieren una pronunciada heterogeneidad dentro de esta estructura, afirma el biólogo molecular.
Los investigadores de Heidelberg han clasificado sistemáticamente todos los tipos celulares del cerebelo en desarrollo de humanos, ratones y zarigüeyas. Para ello, primero recogieron perfiles moleculares de casi 400.000 células individuales utilizando tecnologías de secuenciación unicelular. También emplearon procedimientos que les permitieron cartografiar espacialmente los tipos celulares.
A partir de estos datos, los científicos observaron que en el cerebelo humano la proporción de células de Purkinje -neuronas grandes y complejas con funciones clave en el cerebelo- es casi el doble que en el ratón y la zarigüeya en las primeras fases del desarrollo fetal. Este aumento se debe principalmente a subtipos específicos de células de Purkinje que se generan primero durante el desarrollo y probablemente se comunican con áreas neocorticales implicadas en funciones cognitivas en el cerebro maduro.
"Es lógico que la expansión de estos tipos específicos de células de Purkinje durante la evolución humana favorezca funciones cognitivas superiores en los seres humanos", explica la doctora Mari Sepp, investigadora postdoctoral del grupo de investigación 'Evolución funcional de los genomas de mamíferos' del profesor Kaessmann.
Utilizando métodos bioinformáticos, los investigadores también compararon los programas de expresión génica en células del cerebelo de humanos, ratones y zarigüeyas. Estos programas están definidos por las actividades de una miríada de genes que determinan los tipos de células que se diferencian a lo largo del desarrollo. Se identificaron genes con perfiles de actividad específicos para cada tipo celular que se han conservado en todas las especies durante al menos 160 millones de años de evolución.
Según Henrik Kaessmann, esto sugiere que son importantes para los mecanismos fundamentales que determinan las identidades de los tipos celulares en el cerebelo de los mamíferos. Al mismo tiempo, los científicos identificaron más de 1.000 genes con perfiles de actividad diferentes entre humanos, ratones y zarigüeyas.
"A nivel de tipos celulares, ocurre con bastante frecuencia que los genes obtienen nuevos perfiles de actividad. Esto significa que genes ancestrales, presentes en todos los mamíferos, se activan en nuevos tipos celulares durante la evolución, cambiando potencialmente las propiedades de estas células", afirma el doctor Kevin Leiss, que en el momento de los estudios era estudiante de doctorado en el grupo de investigación del profesor Kaessmann.
Entre los genes que muestran perfiles de actividad diferentes entre el ser humano y el ratón -el organismo modelo más utilizado en la investigación biomédica-, varios están asociados a trastornos del neurodesarrollo o tumores cerebrales infantiles, explica el profesor Pfister, director del Hopp Children's Cancer Center de Heidelberg, también dirige una división de investigación en el Centro Alemán de Investigación Oncológica y es oncólogo pediátrico consultor en el Hospital Universitario de Heidelberg. Los resultados del estudio podrían, como sugiere Pfister, proporcionar una valiosa orientación en la búsqueda de sistemas modelo adecuados -más allá del modelo de ratón- para seguir explorando este tipo de enfermedades.)
