Una única mutación genética que aumentó drásticamente la cantidad de neuronas en el cerebro provocó que los humanos modernos adquiriesen una ventaja cognitiva que los separó evolutivamente de los neandertales hace más de 500.000 años.
Hace más de 500.000 años, los antepasados de los neandertales y de los humanos modernos estaban migrando por todo el mundo cuando una inesperada mutación genética hizo que algunos de sus cerebros mejoraran repentinamente.
Esta mutación aumentó la cantidad de células cerebrales (neuronas) en los homínidos que precedieron a los humanos modernos, dándoles así una ventaja cognitiva sobre sus primos neandertales.
La bran bifurcación que diferenció definitivamente a los humanos modernos de los neandertales se debió a esa mutación genética, según se desprende de un estudio realizado por investigadores del Instituto Max Planck y de la Universidad de Dresde (Alemania), aunque esta conclusión todavía no puede considerarse definitiva.
Los investigadores secuenciaron completamente por primera vez un genoma neandertal e identificaron 96 aminoácidos (componentes básicos que forman las proteínas) que difieren entre los neandertales y los humanos modernos.
Proteína clave
Una de estas proteínas diferenciales es la llamada TKTL1, abundante en la corteza cerebral humana embrionaria, especialmente, en el lóbulo frontal.
Los investigadores observaron que una variante de la proteína TKTL1 presente en H. sapiens -que se diferencia de la TKTL1 neandertal en un solo aminoácido- aumenta la producción de células progenitoras en el neocórtex, la parte del cerebro responsable de muchos procesos cognitivos.
Dado que TKTL1 es particularmente activa en los lóbulos frontales durante el desarrollo fetal, los científicos concluyeron que este único cambio de aminoácido derivó en la formación de más neuronas en el lóbulo frontal del cerebro embrionario del H. sapiens, neuronas que sobrepasaban a las que se formaban naturalmente en los cerebros de los extintos neandertales.
Embriones animales
Para comprender el significado de este cambio, se valieron de embriones de ratón: introdujeron en su corteza cerebral TKTL1, tanto en la modalidad válida para H. sapiens como la modalidad propia de los neandertales.
Se dieron cuenta de que los embriones de ratón inyectados con la proteína propia del H. sapiens tenían un mayor número de células de glía radial , que son progenitoras primarias de las neuronas: aumentaron el número de células nerviosas en el cerebro de estos embriones de ratón. Este fenómeno no se observó en embriones de ratón inyectados con la proteína TKTL1 propia de los neandertales.
Tras este descubrimiento, los científicos se propusieron averiguar qué significaba para el cerebro humano. Para ello utilizaron organoides de cerebro humano: son células que se cultivan para hacer versiones simplificadas en miniatura de los órganos que queremos estudiar.
Descubrieron que en estos organoides humanos aparecían menos células de la glía radial y, en consecuencia, menos neuronas, cuando se les inyectaba TKTL1 con la versión neandertal.
“Esto nos confirma que, aunque no sabemos cuántas neuronas tenía el cerebro neandertal, podemos suponer que los humanos modernos tienen más neuronas en el lóbulo frontal del cerebro, donde la actividad TKTL1 es más alta, que en los neandertales", explica la investigadora principal de esta investigación, Anneline Pinson.
Cambios en el metabolismo
Los investigadores también apreciaron que TKTL1 en humanos modernos conduce a un cambio en el metabolismo que da como resultado una mayor síntesis de ácidos grasos.
Se sabe que esta proteína es importante en la vía metabólica para la síntesis de ácidos grasos, por lo que los autores especulan con que TKTL1 aumenta la síntesis de ciertos lípidos de la membrana celular: así estimula la proliferación de células gliales estrelladas y, en consecuencia, de más neuronas.
Por lo tanto, es probable que, gracias a un solo cambio de aminoácido, H. sapiens ganara mayores capacidades cognitivas, lo que le permitió alcanzar una ventaja evolutiva respecto a otra especie con la que compartía destino: los neandertales.
Según explica la revista Science, “estas observaciones abren el camino para descubrir cambios evolutivos más específicos que dieron forma al cerebro humano moderno y también pueden ayudarnos a predecir los próximos pasos de su evolución".
Referencia
Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neanderthals. Anneline Pinson et al. Science, 9 Sep 2022; Vol 377, Issue 6611. DOI:10.1126/science.abl6422
