El desarrollo del cerebro difiere entre los neandertales y los humanos modernos

Lado izquierdo: micrografía de cromosomas (en cian) de una célula madre neural humana moderna de la neocorteza durante la división celular. Lado derecho: el mismo tipo de imagen, pero para una célula donde tres aminoácidos en las proteínas KIF18a y KNL1, implicadas en la segregación cromosómica, se cambiaron de humanos modernos a variantes neandertales. Estas células ‘primitivas’ muestran el doble de errores de segregación cromosómica (flecha roja). Crédito: Felipe Mora Bermúdez/MPI-CBG

Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos modernos. Por lo tanto, las comparaciones con ellos pueden proporcionar información fascinante sobre lo que hace que los humanos de hoy en día sean únicos, por ejemplo, en términos de evolución del cerebro. La neocorteza, la parte más grande de la capa más externa del cerebro, es exclusiva de los mamíferos y es esencial para muchas habilidades cognitivas. Se expandió enormemente durante la evolución humana en las especies ancestrales tanto de los neandertales como de los humanos modernos, lo que resultó en que tanto los neandertales como los humanos modernos tuvieran cerebros del mismo tamaño. Sin embargo, casi nada se sabe acerca de cómo los cerebros humanos modernos y los neandertales diferían en términos de su evolución y función.

Investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética de Células Moleculares (MPI-CBG) en Dresde y del Instituto Max Planck de Antropología del Desarrollo (MPI-EVA) en Leipzig han descubierto que las células madre neurales, las células de las que emergen las neuronas en la morfogénesis . Derivado neocortical: pasan más tiempo preparando sus cromosomas para la división en los humanos modernos que en los neandertales. Esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas en los humanos modernos que en los neandertales o los chimpancés, y podría tener consecuencias sobre cómo se desarrolla y funciona el cerebro. Este estudio muestra las diferencias celulares en el desarrollo del cerebro entre los humanos modernos y los neandertales.

Después de que los ancestros de los humanos modernos se separaron de los ancestros de los neandertales y los denisovanos, sus parientes asiáticos, alrededor de cien aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas en las células y tejidos, cambiaron en los humanos modernos y se extendieron a casi todos los humanos modernos. El significado biológico de estos cambios es en gran parte desconocido. Sin embargo, seis de esos cambios de aminoácidos ocurrieron en tres proteínas que juegan un papel clave en la distribución de los cromosomas, los portadores de información genética, en dos células hijas durante la división celular.

Efectos de las variables humanas modernas en el desarrollo del cerebro

Para investigar la importancia de estos seis cambios en el desarrollo de la neocorteza, los científicos introdujeron por primera vez 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 para el desarrollo del cerebro humano moderno. Felipe Mora-Bermúdez, autor principal del estudio, describe el descubrimiento: “Descubrimos que tres aminoácidos humanos modernos en dos proteínas provocan una anafase más larga, una fase en la que los cromosomas se preparan para la división celular, y esto da como resultado menos errores cuando los cromosomas se distribuyen a las células hijas de las células madre neurales, al igual que en los humanos modernos”. Para comprobar si el grupo de aminoácidos del neandertal tenía el efecto contrario, los investigadores introdujeron los aminoácidos ancestrales en organoides del cerebro humano, estructuras similares a órganos en miniatura que se pueden cultivar a partir de células madre humanas en placas de cultivo celular in vitro que imitan aspectos de desarrollo temprano del cerebro humano. “En este caso, la metafase se acortó y encontramos más errores de distribución cromosómica”. Según Mora-Bermúdez, esto muestra que esos cambios recientes en los tres aminoácidos humanos en las proteínas conocidas como KIF18a y KNL1 son responsables de la menor cantidad de errores de distribución cromosómica observados en los humanos modernos que en los modelos de neandertal y chimpancé. Añade que “la presencia de errores en el número de cromosomas no suele ser una buena idea para las células, como se puede ver en trastornos como la trisomía y el cáncer”.

“Nuestro estudio sugiere que algunos aspectos del desarrollo y la función del cerebro humano moderno pueden ser independientes del tamaño del cerebro porque los neandertales y los humanos modernos tienen cerebros de tamaño similar. Los resultados también sugieren que la función cerebral en los neandertales puede estar más influenciada por errores cromosómicos que la de los humanos modernos. humanos”, dice Welland Huttner, codirector del estudio. Svante Pääbo, quien también fue coautor del estudio, agrega que “se necesitan estudios futuros para verificar si la baja tasa de error afecta los rasgos humanos modernos relacionados con la función cerebral”.


Los científicos descubren una nueva característica que distingue a los humanos modernos de los neandertales


más información:
Felipe Mora-Bermúdez et al, Telofases más largas y menos errores de segregación en los cromosomas en humanos modernos que en el desarrollo del cerebro neandertal, progreso de la ciencia (2022). DOI: 10.1126 / sciadv.abn7702. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn7702

Presentado por la Sociedad Max Planck

La frase: Tomarse el tiempo marca la diferencia: la evolución del cerebro difiere entre los neandertales y los humanos modernos (29 de julio de 2022) Recuperado el 30 de julio de 2022 de https://phys.org/news/2022-07-difference-brain-differs-neanderthals -lenguaje de programación moderno

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