Cerebro humanoUna mutación neandertal introducida en laboratorio altera el cerebro humano

Preguntarse qué fue cambiando en el cerebro que hizo a los humanos modernos tan diferentes de sus parientes más próximos en la evolución, los neandertales y los denisovanos, forma parte de la curiosidad natural, de los especialistas desde luego, pero también de cualquiera que esté interesado en lo que somos.

Ahora existe la posibilidad de experimentar en laboratorio con los genes y las células madre para dar lugar a los llamados organoides cerebrales o neuronales. En este aspecto concreto, los científicos han empezado por introducir un solo gen de neandertal para ver cómo influye en el neurodesarrollo inicial.

Según una definición, los organoides, en general, son órganos en miniatura desarrollados en el laboratorio para la investigación de enfermedades y nuevos tratamientos. Otra los define como cultivos tridimensionales derivados de células madre que presentan una estructura y funcionamiento similares a los órganos. Los cerebrales a veces se llaman de forma simplificada cerebros in vitro o de laboratorio, aunque no lo sean.

Como los cerebros son órganos que no pueden fosilizarse, los paleontólogos ven limitada su capacidad de conocer cómo era el cerebro de un neandertal, por ejemplo. Así que han entrado los biólogos para desarrollar organoides cerebrales con células madre de nuestra especie, el Homo sapiens, pero con el añadido de un gen característico de los neandertales, una especie extinguida.

NOVA1, el gen arcaico que cambia el cerebro humano

El resultado ha sido espectacular, en el sentido de que los organoides cerebrales humanos con la variante neandertal de un solo gen han resultado ser muy distintos de los que no lo tienen, aunque esto por sí solo no signifique mucho. Este gen arcaico, llamando NOVA1, sigue existiendo en los humanos actuales, pero es ligerísimamente diferente (solo cambia un nucleótido entre varios miles de pares de bases) y se sabe que ejerce el control de otros muchos durante el desarrollo temprano del cerebro.

Es uno de los 61 genes hallados que son diferentes en los humanos actuales y los parientes más cercanos extinguidos. Con la nueva y poderosa técnica CRISPR de edición genética se introdujo en células madre la mutación tipo neandertal y de ellas se derivaron células cerebrales hasta formar un organoide. Estos "minicerebros" que se cultivan en placas Petri resultaron ser muy distintos, incluso a la vista, de los humanos no modificados, resalta la Universidad de California, donde trabaja el director del experimento, Alysson Muotri.

Este investigador asegura que "es fascinante ver cómo la alteración de un solo par de bases en el ADN humano puede cambiar las conexiones cerebrales. No sabemos exactamente cuándo y cómo ocurrió este cambio en nuestra historia evolutiva, pero parece ser significativo y podría explicar algunas de nuestras capacidades modernas en el comportamiento social, el lenguaje, la adaptación, la creatividad y el uso de la tecnología".

El especialista ha hecho el trabajo, que se publica en la revista Science, en colaboración con un amplio equipo de investigadores de otros países e instituciones.

Los neandertales y denisovanos vivieron en diversas regiones, entre ellas Europa, en el Pleistoceno, y parece que los denisovanos son más antiguos que los neandertales, que se extinguieron hace solo 11.700 años, pero también más parecidos entre ellos que a los humanos modernos. Los organoides cultivados en este experimento son más pequeños y rugosos que los puramente humanos y también son diferentes en aspectos morfológicos como la proliferación de las células neuronales y la conexión entre ellas, así como en su actividad eléctrica.

"Parece que cualquiera de las cosas que han podido medir ha dado resultados diferentes", comenta en la misma revista Arnold Kriegstein, que no ha participado en el trabajo. Sin embargo, añade, como los organoides representan únicamente los primeros estadios de desarrollo de un órgano, en este caso el cerebro, es difícil saber cómo se manifestarían los cambios en un cerebro más maduro. Que los organoides resultantes de la mezcla sirvan para saber algo del cerebro neandertal tampoco está claro, porque la variante humana actual sería el resultado de muchas mutaciones y quitarla puede hacer inviable el desarrollo cerebral, como señala Gray Camp, de la Universidad de Basilea, en la revista Nature, que se ha hecho eco del estudio.

Solo se ha insertado un gen arcaico, por lo que lo obtenido es también solo un indicio de la forma en que la sustitución de genes antiguos por otros similares condicionó la evolución de nuestra especie. En realidad, lo que los investigadores presentan, con precaución e ilusión, es una plataforma científico tecnológica que permitirá ir añadiendo, solos o en compañía, los otros 60 genes que diferencian a los neandertales de los humanos para saber algo más de por qué estas dos especies fueron tan parecidas y al mismo tiempo tan diferentes.