Un proceso de desarrollo distinto para el cerebro de los neandertales

Unos científicos han descubierto que las células madre del cerebro en desarrollo de los humanos anatómicamente modernos tardan más en dividirse pero cometen menos errores al distribuir sus cromosomas a sus células hijas, en comparación con las de los neandertales.

Después de que los ancestros de los humanos modernos se separaran evolutivamente de los de los neandertales y de los denisovanos, unos cien aminoácidos, componentes básicos de las proteínas en las células y los tejidos, cambiaron en los humanos anatómicamente modernos y estas versiones se extendieron a casi todos ellos. Se desconoce en gran medida la importancia biológica de estos cambios. Sin embargo, seis de esos cambios de aminoácidos se produjeron en tres proteínas que desempeñan un papel clave en la distribución de los cromosomas, los portadores de la información genética, a las dos células hijas durante la división celular.

Para investigar la importancia de estos seis cambios para el desarrollo del neocórtex, el equipo de Felipe Mora-Bermúdez, del Instituto Max Planck de Biología Celular y Genética en Alemania, introdujo por primera vez las variantes humanas modernas en ratones. Los ratones son idénticos a los neandertales en esas seis posiciones de aminoácidos, por lo que estos cambios los convirtieron en un modelo estudiable del desarrollo del cerebro humano moderno.

Mora-Bermúdez y sus colegas descubrieron que en los ratones los tres aminoácidos humanos modernos en dos de las proteínas hacen que se prolongue bastante más la metafase, la fase en la que los cromosomas se preparan para la división celular, y esto da lugar a menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas desde las células madre neurales, igual que ocurre de manera natural en los humanos modernos.

Para comprobar si el conjunto de aminoácidos neandertales tiene el efecto contrario, los investigadores introdujeron entonces los aminoácidos ancestrales en organoides de cerebro humano. Los organoides son estructuras en miniatura similares a órganos que pueden crecer a partir de células madre humanas en placas de cultivo celular en el laboratorio. En algunos aspectos de su desarrollo, se comportan igual que el cerebro humano durante su desarrollo temprano. En este caso, la metafase se acortó y los autores del estudio encontraron más errores de distribución cromosómica.

A la izquierda, imagen por microscopio de los cromosomas de una célula madre neural humana moderna del neocórtex durante la división celular. A la derecha, el mismo tipo de imagen, pero de una célula en la que tres aminoácidos de las dos proteínas KIF18a y KNL1, implicadas en la separación cromosómica, han sido cambiados de las variantes humanas modernas a las neandertales. Estas células "neandertalizadas" muestran el doble de errores de separación cromosómica (flecha roja). (Fotos: Felipe Mora-Bermúdez / MPI-CBG)

Según Mora-Bermúdez y sus colegas, esto demuestra que esos tres cambios de aminoácidos de los humanos modernos en las proteínas conocidas como KIF18a y KNL1 son responsables del descenso en la cantidad de errores de distribución cromosómica observados en los humanos modernos, en comparación con los modelos de neandertal y los chimpancés, y por tanto menos problemas de salud derivados de tales errores.

El estudio se titula “Longer metaphase and fewer chromosome segregation errors in modern human than Neanderthal brain development”. Y se ha publicado en la revista académica Science Advances. (Fuente: NCYT de Amazings)