'NOTCH2NL', los genes detrás del gran tamaño del cerebro humano

¿Cómo ha evolucionado el cerebro humano hasta alcanzar su dimensión actual? Dos estudios en Cell encuentran respuestas en el genoma.

Redacción | 31/05/2018 17:00

Cráneo humano superpuesto con una ilustración del cerebro humano. (Cell)

La evolución del cerebro en los últimos 3 millones de años jugó un papel importante en nuestra capacidad como especie para pensar y desarrollar la cultura. Pero siempre ha sido complejo determinar los cambios genéticos detrás de la expansión cerebral que nos hizo humanos. En dos trabajos que se publican en Cell, sendos equipos de investigadores identifican a la familia de genes NOTCH2NL, que parece desempeñar un papel importante en el desarrollo de la corteza humana específica y en la evolución de un cerebro grande.

Los genes NOTCH2NL retrasan la diferenciación de las células madre corticales en neuronas, lo que resulta en la producción de más neuronas a lo largo del desarrollo. Se encuentran exclusivamente en humanos, se expresan en gran medida en las células madre neuronales de la corteza cerebral humana, y se hallan en una parte del genoma implicado en los trastornos del neurodesarrollo.

"Nuestros cerebros se triplicaron principalmente a través de la expansión de ciertas áreas funcionales de la corteza cerebral, una base fundamental para convertirnos en seres humanos. En realidad, no hay otra pregunta científica más emocionante en la que pueda pensar que descubrir y descifrar los misteriosos cambios genéticos que nos hicieron lo que somos ", dice David Haussler, coautor principal de uno de los artículos y bioinformático de la Universidad de California, en Santa Cruz y del Instituto Howard Hughes.

El equipo dirigido por Haussler investigaban comparando los genes expresados durante el desarrollo cerebral en modelos derivados de células madre humanas y simias, cuando se dieron cuenta de que podían detectar NOTCH2NL en las células humanas, pero no en las de los macacos. Al observar el ADN, tampoco encontraron los genes en orangutanes y solo hallaron versiones inactivas en nuestros parientes más cercanos, gorilas y chimpancés.

La reconstrucción de la historia evolutiva de los genes NOTCH2NL reveló que mediante el proceso de conversión génica probablemente se reparó una versión no funcional de NOTCH2NL, que originalmente surgió como una duplicación parcial de un gen esencial en el neurodesarrollo, NOTCH2. Esta reparación solo se produjo en humanos, y estiman que ocurrió hace unos 3-4 millones de años, casi al mismo tiempo que los cerebros humanos comenzaron a expandirse, según sugieren las investigaciones en fósiles. Después de que fue reparado, pero antes de que divergiéramos de nuestro ancestro común con los neandertales, NOTCH2NL se duplicó dos veces más.

El equipo que presenta el otro trabajo, dirigido por el biólogo de desarrollo Pierre Vanderhaeghen, de la Universidad Libre de Bruselas, se topó con NOTCH2NL mientras buscaba genes específicos durante el desarrollo del cerebro fetal humano, usando tejido primario. "Uno de los santos griales para los investigadores de nuestro campo es descubrir qué genes son responsables durante el desarrollo humano y la evolución del cerebro grande, particularmente la corteza cerebral", dice Vanderhaeghen.

"Dada la importancia de la vía Notch en la neurogénesis, consideramos la hipótesis de que los genes NOTCH2NL pudieran actuar como reguladores del tamaño cerebral específicos de una especie. Es fascinante ver que genes que han aparecido muy recientemente durante la evolución interactúan con la vía de señalización probablemente más antigua entre los animales: la vía Nothc", añade.

Y concluye "tomados en conjunto, los dos trabajos apuntan a un repertorio selectivo de duplicaciones genéticas específicamente humanas que pueden actuar como reguladoras clave del tamaño cerebral y la función: menos copias de NOTCH2NL deberían conducir a un tamaño cerebral reducido, mientras que más copias aumentarían el tamaño".