Cerebros de guisante: obtener minicerebros de neandertal en el laboratorio

Felipe Torrentí Salom

 

Hace 100.000 años dos especies humanas compartían el continente Europeo: Homo sapiens (la especie a la que probablemente perteneces) y Homo neanderthalensis. El hombre de neandertal vivió desde hace 230.000 años hasta hace 28.000, y es la especie más evolutivamente cercana a la nuestra. De hecho, es tan cercana que hay evidencia de que ambas especies se reprodujeron: compartimos un número de genes.

Gracias a la ciencia de la antropología hemos conseguido reconstruir gran parte de la vida de Homo neanderthalensis. Sabemos qué es lo que hacía esta especie extinta y sabemos qué es lo que comía, y estamos empezando a ver pistas de que se comunicaba verbalmente. Sin embargo, tenemos problemas para deducir cómo pensaban.

 

Imagen del cerebro por Nickbyrd (CC BY-SA 3.0), de Wikimedia Commons

Durante mucho tiempo la única información que podíamos obtener sobre el cerebro de los antiguos homínidos (y, por lo tanto, sobre su manera de pensar) se extraía de la observación de la cavidad craneal. Su tamaño, su forma, o incluso la posición de sus recovecos nos permiten deducir aspectos de la estructura cerebral neandertal. Sin embargo, esas técnicas no son suficientes si queremos entender los detalles sobre sus conexiones neuronales. Para intentar desenredar esta incógnita, al menos dos grupos de investigación (uno liderado por Alysson Muotri, genetista en la Universidad de California en San Diego y otro liderado por Svante Pääbo, director del instituto Max Planck de Antropología Evolutiva) están trabajando con una nueva herramienta de análisis genético: los neanderoides, que son cortezas cerebrales de neandertales en miniatura.

 

Mentes pequeñas

Estos minicerebros de neandertal se fabrican en el laboratorio mediante la aplicación de tres procesos: la extracción y recuperación de ADN antiguo, las técnicas de producción de organoides y la tecnología de edición genética CRISPR.

Los organoides son pequeños órganos artificiales del tamaño de un guisante, producidos a partir de células madre obtenidas de los diferentes tejidos del cuerpo humano (es decir, células que se multiplican y se diferencian para originar esos mismos tejidos). Los organoides normalmente se utilizan para examinar los efectos de diferentes medicamentos y compuestos químicos sobre los órganos humanos normales, pero también nos pueden servir para estudiar su desarrollo.

Organoides de ratón. Imagen original por Sach75 (CC BY 4.0), de Wikimedia Commons

En el caso de los organoides cerebrales de este estudio se han extraído células de la piel y se han revertido a su estado original de células madre. Después, mediante la correcta aplicación de hormonas y marcadores moleculares se ha conseguido que las células madre se diferencien en tejido cerebral, ya que tanto las neuronas como la piel se desarrollan normalmente a partir del mismo tejido embrionario (el ectodermo).

 

Neanderoides

Los organoides cerebrales neandertales (también llamados “neanderoides” por el Dr. Muotri) son organoides que, mediante el uso de la técnica CRISPR, han sido modificados genéticamente para que presenten algunos genes de neandertal y, por lo tanto, muestren estructuras y conexiones parecidas a las de cerebros de Homo neanderthalensis. Según Alysson Muotri generar cerebros parecidos a los de neandertales nos podría ayudar a recrear su mente.

El grupo del Dr. Muotri reveló en una presentación del 1 de junio que NOVA1 es el primer gen seleccionado para su introducción en neanderoides. NOVA1 es un gen determinante en el desarrollo cerebral, pues controla el splicing (“corta-y-pega”) del ARN mensajero de otros genes. Esto significa que este único gen produce indirectamente muchas proteínas diferentes. NOVA1 ha sido relacionado con enfermedades mentales como el autismo y la esquizofrenia, y es un gen que se encuentra tanto en humanos como en neandertales, pero que difiere en un solo par de nucleótidos entre las dos especies.

 

El cerebro neandertal

neandertal minicerebros

Los nuevos minicerebros son bastante diferentes de los minicerebros obtenidos con un genoma humano. En primer lugar porque las neuronas migran más rápido durante el desarrollo que las humanas, y son más pequeñas y más rugosas. Además, los neanderoides tienen forma como de palomita de maíz (a diferencia de los organoides humanos esféricos), tienen menos conexiones sinápticas entre neuronas y esas conexiones son diferentes.

Curiosamente algunas característcas de los neanderoides recuerdan a cerebros humanos con autismo, según Muotri. “No quiero que las familias concluyan que estoy comparando a los niños autistas con neandertales, pero es una observación importante”, dijo el investigador. “En humanos modernos, este tipo de cambios están vinculados con defectos en el desarrollo cerebral que son necesarios para la socialización. Si creemos que esta es una de nuestras ventajas sobre los neandertales, se trata de algo relevante.”

Sin embargo, no hay que aceptar estos resultados como prueba absoluta de que los neandertales eran menos sociables que los humanos. Svante Pääbo, el líder del otro equipo que está trabajando con organoides neandertales, espera que el trabajo genere escepticismo, pues es difícil determinar qué cambios estructurales son relevantes para la psicología neandertal. Además, los organoides solo son imitaciones de estadios tempranos en el desarrollo cerebral, por lo que esta estructura sospechosa podría corregirse a lo largo de la vida del individuo.

Neandertales de Le Moustier, de Charles R. Knight.

Es un asunto interesante, el de fabricar órganos artificiales enanos. Más interesante es que podamos fabricar órganos artificiales enanos de especies extintas (más o menos). Pero lo más interesante es lo que se planea hacer con los minicerebros neandertales en el futuro. Resulta que el equipo del Dr. Muotri ha conseguido detectar señales eléctricas oscilando entre las neuronas del tejido. Y, demostrando que de vez en cuando la ciencia es del estilo de Víctor Frankenstein, los investigadores se han propuesto conectar los neanderoides a pequeños robots con forma de cangrejo y hacerlos competir con otros robots controlados por organoides humanos.

 

Noticia original: Neanderthal “mini-brains” grown in dish.

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