Una explosión neuronal transformó el cerebro de los anfibios en humano

• Fue provocada por la disminución de unos mecanismos genéticos
• Los seres vivos cuentan con ellos desde hace 300 millones de años
• Lo demuestra un estudio liderado por del Instituto de Neurociencias de Alicante

El gran cambio evolutivo del cerebro tuvo lugar en la producción de neuronas.

El proceso evolutivo que transformó el cerebro relativamente simple de los reptiles y anfibios en otro tan complejo como el de los humanos fue provocado por la disminución de unos mecanismos genéticos que los seres vivos tienen desde hace 300 millones de años. Esta es la principal conclusión de una investigación que ha sido liderada por Víctor Borrell, del Instituto de Neurociencias de Alicante, en colaboración con centros de investigación de Alemania, Suiza, Estados Unidos y Estados Unidos y que se publica en Cell.

Hace más de 500 millones de años, en el Cámbrico, los animales primitivos que habitaban los océanos abandonaron el medio acuático y colonizaron la superficie terrestre dando lugar a los primeros reptiles, anfibios y aves del planeta.

El nuevo entorno obligó a los animales a adaptar todos sus sistemas vitales, sus sentidos, su alimentación y su modo de locomoción, y todos esos cambios tuvieron su epicentro en el cerebro, que evolucionó hasta convertirse en un órgano mucho más grande y complejo de lo que había sido nunca.

Pero la evolución del cerebro no fue pareja entre las distintas especies: en los anfibios, aves y reptiles, la corteza cerebral se organizó en tres capas de neuronas, mientras que en los mamíferos se amplió hasta las seis capas. Esas diferencias de tamaño y complejidad marcan las distintas capacidades cognitivas entre los animales, desde los más simples hasta el último eslabón de la cadena ocupado por primates y humanos.

Pero ¿cómo se produjo este gran salto cualitativo en el cerebro de las especies animales? "El gran cambio tuvo lugar en la producción de neuronas", explica Víctor Borrell en declaraciones a Efe.

Neurogénesis 'indirecta'

Hasta entonces, el cerebro de los vertebrados (principalmente reptiles) producía neuronas a partir de células madre que se dividían de manera 'directa' pero algo cambió y la corteza cerebral de los mamíferos pasó a tener una neurogénesis 'indirecta', lo que les permitió fabricar muchas más neuronas y tener una corteza cerebral mucho más compleja.

"Todavía no sabemos dónde exactamente pero en la evolución se produjeron mutaciones en unas regiones particulares del genoma, la parte que no codifica proteínas", hasta hace poco mal denominada "ADN basura", detalla el investigador. Y es que el genoma humano tiene una parte 'codificante' que es la que contiene la información necesaria para que se formen las proteínas y la 'no codificante', que da instrucciones sobre cuánta cantidad de cada proteína hay que hacer.

"Es una parte del genoma muy desconocida aún pero muy importante porque determina cómo, cuándo y dónde se expresan cada una de las proteínas, algo esencial en un organismo", advierte Borrell.

La investigación, realizada con embriones de ratón, pollos, serpientes y organoides cerebrales humanos (cultivos de células que imitan la estructura y la función de un órgano), concluye que hace 300 millones de años ciertos cambios alteraron esta parte del genoma y modificaron la cantidad de expresión de dos genes (Robo y DII1) directamente implicados en la generación de neuronas.

"La parte del genoma que regulaba los niveles de ambas proteínas cambió y, con ello, cambió la información que marcaba cuánta cantidad había que hacer de estas proteínas, y eso fue lo que hizo que a partir de ese momento las neuronas nacieran de manera indirecta", explica Borrell.

Un nuevo tipo de neurona

Pero no solo eso: las neuronas nacidas de ese proceso (indirecto) eran un nuevo tipo de neurona, "con unas características distintas que son las que vemos en las capas 2, 3 y 4 de la corteza cerebral de los mamíferos y que los reptiles no tienen", puntualiza.

El estudio subraya que este salto cualitativo en la evolución se produjo sin necesidad de que surgieran nuevas proteínas, sino con las que ya tenían todos los vertebrados: "basta con cambiar la cantidad para que el número de neuronas y el tamaño del cerebro y su complejidad pueda ser muy diferente", concluye Borrell.