Un gen humano específico causa una neocorteza más grande en el tití común, un primate no humano.
La expansión del cerebro humano durante la evolución, específicamente de la neocorteza, está vinculada a nuestras capacidades cognitivas, como el razonamiento y el lenguaje. Un cierto gen llamado ARHGAP11B que solo se encuentra en humanos desencadena las células madre del cerebro para formar más células madre, unrequisito previo para un cerebro más grande. Estudios anteriores han demostrado que ARHGAP11B, cuando se expresa en ratones y hurones a niveles no fisiológicos altos, causa una neocorteza expandida, pero su relevancia para la evolución de los primates no ha sido clara. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular yLa genética MPI-CBG en Dresde junto con colegas del Instituto Central de Animales Experimentales CIEA en Kawasaki y la Universidad de Keio en Tokio, ambos ubicados en Japón, muestran ahora que este gen específico para humanos, cuando se expresa a niveles fisiológicos,causa un agrandamiento de la neocorteza en el mono tití común, un mono del Nuevo Mundo. Esto sugiere que el gen ARHGAP11B puede haber causado la expansión de la neocorteza durante la evolución humana.Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista ciencia .
La neocorteza humana, la parte evolutivamente más joven de la corteza cerebral, es aproximadamente tres veces más grande que la de nuestros parientes más cercanos, los chimpancés, y su plegado en arrugas aumentó durante la evolución para adaptarse al espacio restringido del cráneo.la pregunta para los científicos es cómo se hizo tan grande la neocorteza humana. En un estudio de 2015, el grupo de investigación de Wieland Huttner, director fundador de MPI-CBG, descubrió que bajo la influencia del gen ARHGAP11B específico para humanos, los embriones de ratón produjeron muchosmás células progenitoras neurales e incluso podrían sufrir el plegamiento de su neocorteza normalmente desplegada. Los resultados sugirieron que el gen ARHGAP11B juega un papel clave en la expansión evolutiva de la neocorteza humana.
El aumento del gen humano específico
El gen ARHGAP11B específico para humanos surgió a través de una duplicación parcial del gen ubicuo ARHGAP11A hace aproximadamente cinco millones de años a lo largo del linaje evolutivo que condujo a los neandertales, los denisovanos y los humanos actuales, y después de que este linaje se había segregado de aquel que conducía alchimpancé.En un estudio de seguimiento en 2016, el grupo de investigación de Wieland Huttner descubrió una razón sorprendente por la cual la proteína ARHGAP11B contiene una secuencia de 47 aminoácidos que es específica del ser humano, no se encuentra en la proteína ARHGAP11A, y esencial para la capacidad de ARHGAP11Bpara aumentar las células madre del cerebro. Específicamente, una sola sustitución de base C-a-G encontrada en el gen ARHGAP11B conduce a la pérdida de 55 nucleótidos del ARN mensajero ARHGAP11B, lo que provoca un cambio en el marco de lectura que resulta en el humano específico,secuencia funcionalmente crítica de 47 aminoácidos. Esta sustitución de bases probablemente ocurrió mucho más tarde que cuando este gen surgió hace unos 5 millones de años, en cualquier momento entre 1,5 millones porHace 500,000 años.Tales mutaciones puntuales no son raras, pero en el caso de ARHGAP11B, sus ventajas de formar un cerebro más grande parecen haber influido inmediatamente en la evolución humana.
El efecto del gen en monos
Sin embargo, hasta ahora no estaba claro si el gen ARHGAP11B específico para humanos también causaría una neocorteza agrandada en primates no humanos. Para investigar esto, los investigadores del grupo de Wieland Huttner se unieron con Erika Sasaki en el Instituto Centralpara Experimental Animals CIEA en Kawasaki y Hideyuki Okano en la Universidad de Keio en Tokio, ambas ubicadas en Japón, quienes fueron pioneros en el desarrollo de una tecnología para generar primates transgénicos no humanos. El primer autor del estudio, el postdoc Michael Heide,viajó a Japón para trabajar con los colegas directamente en el sitio, generaron titíes comunes transgénicos, un mono del Nuevo Mundo, que expresó el gen ARHGAP11B específico para humanos, que normalmente no tienen, en el desarrollo de la neocorteza.normas y reglamentos sobre investigación animal y bienestar animal como lo hace Alemania. Los cerebros de fetos de tití comunes de 101 días 50 días antes de la fecha normal de nacimiento se obtuvieron en Japan y exportados a MPI-CBG en Dresden para un análisis detallado.Michael Heide explica: "Descubrimos que la neocorteza del cerebro del tití común estaba agrandada y la superficie del cerebro plegada. Su placa cortical también era más gruesa de lo normal. Además, pudimos ver un mayor número de progenitores basales de la glía radial en la zona subventricular externay un mayor número de neuronas de la capa superior, el tipo de neurona que aumenta en la evolución de los primates ".Los investigadores ahora tenían evidencia funcional de que ARHGAP11B causa una expansión de la neocorteza de primates.
consideración ética
Wieland Huttner, quien dirigió el estudio, agrega: "Confinamos nuestros análisis a los fetos de tití, porque anticipamos que la expresión de este gen específico humano afectaría el desarrollo de la neocorteza en el tití. A la luz de posibles consecuencias imprevisibles con respectopara la función cerebral postnatal, consideramos que es un requisito previo, y obligatorio desde un punto de vista ético, determinar primero los efectos de ARHGAP11B en el desarrollo de la neocorteza fetal de tití ".
Los investigadores concluyen que estos resultados sugieren que el gen ARHGAP11B específico para humanos puede haber causado la expansión de la neocorteza en el curso de la evolución humana.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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