Diferencia neuronal clave entre neandertal y humano moderno

Aunque los cerebros de los neandertales eran de tamaño similar a los de los humanos modernos, ha existido un gran desconocimiento sobre si el cerebro humano moderno y el de neandertal pueden haber diferido en cuanto a su producción de neuronas durante la fase de desarrollo.

Solo unas pocas proteínas presentan diferencias en la secuencia de sus aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas) cuando se compara las versiones humanas modernas con las de nuestros parientes evolutivos extintos, los neandertales y los denisovanos. Es muy poco lo que se ha ido averiguando sobre la importancia biológica de estas diferencias para el desarrollo del cerebro humano moderno. De hecho, además de que el cerebro humano moderno y el de neandertal tienen tamaños parecidos, también los tienen el neocórtex de uno y el del otro. Sin embargo, son muchas las dudas que ha venido arrastrando la comunidad científica sobre si este tamaño similar del neocórtex implica una cantidad similar de neuronas.

En concreto, en los humanos modernos la proteína TKTL1 contiene una arginina en cierta posición de la secuencia, mientras que en la TKTL1 neandertal el aminoácido en dicha posición es la lisina. En el neocórtex humano fetal, la TKTL1 se encuentra en las células progenitoras neocorticales, las células de las que derivan todas las neuronas corticales. En particular, el nivel de TKTL1 es más alto en las células progenitoras del lóbulo frontal.

En un estudio reciente se ha buscado resolver ese misterio.

La investigación la ha llevado a cabo un equipo que incluye a Anneline Pinson y Wieland Huttner, del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG) en Dresde; Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig; y Pauline Wimberger, del Hospital Universitario de Dresde; en Alemania todas estas instituciones.

El equipo ha comprobado que la variante humana moderna de la proteína TKTL1, pese a que solo difiere en un único aminoácido de la variante neandertal, aumenta la producción de un tipo de células progenitoras cerebrales, llamadas células gliales radiales basales, en el cerebro humano moderno, en comparación con la TKTL1 neandertal.

Durante la fase de desarrollo del cerebro, las células gliales radiales basales generan la mayoría de las neuronas del neocórtex, una parte del cerebro que es crucial para muchas capacidades cognitivas. Como la actividad de TKTL1 es especialmente elevada en el lóbulo frontal del cerebro humano moderno fetal, los investigadores han llegado a la conclusión de que esta única sustitución de un aminoácido por otro específico de los humanos anatómicamente modernos en la proteína TKTL1 está detrás de esa mayor producción de neuronas en el lóbulo frontal del neocórtex en desarrollo que se da solo en los humanos anatómicamente modernos.

Imagen obtenida mediante microscopio en la que se muestra una célula glial radial basal en proceso de división. Se trata de una célula progenitora capaz de generar neuronas durante el desarrollo cerebral. La versión de la proteína TKTL1 que tiene el ser humano anatómicamente moderno, pero no la versión neandertal, incrementa la abundancia de células gliales radiales basales, lo que a su vez conduce a una mayor producción de neuronas durante el desarrollo cerebral. (Imagen: Pinson et al., Science 2022 / MPI-CBG)

En resumen, durante el desarrollo del cerebro, el ser humano anatómicamente moderno experimenta en el lóbulo frontal una producción de neuronas que es mayor que la que experimentaba por el neandertal, y ello se debe al cambio de un único aminoácido en la proteína TKTL1.

El estudio se titula “Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neandertals”. Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: NCYT de Amazings)