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La variación de una sola proteína en el cerebro de los humanos modernos podría ser la responsable de sus capacidades cognitivas superiores a las de los neandertales, según sugiere un nuevo estudio.
Los investigadores evaluaron el efecto de un cambio en un único bloque de construcción de aminoácidos que está relacionado con una mayor producción de células nerviosas en el lóbulo frontal del cerebro.
“Los humanos modernos se diferencian de los simios y de los neandertales por este único cambio de aminoácido”, afirman los científicos, entre ellos los del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética de Alemania, en el estudio publicado el jueves en la revista Science.
La proteína, conocida como transketolase-like 1 (TKTL1), está implicada en la producción de la glía radial basal del cerebro, los caballos de batalla que generan el lóbulo frontal durante el desarrollo cerebral, una parte del cerebro crucial para muchas capacidades cognitivas.
Aunque los neandertales y los humanos modernos tienen cerebros de tamaño similar, los investigadores dicen que se sabe “muy poco” sobre si los cerebros de las dos especies pueden haber diferido en cuanto a su producción de neuronas durante el desarrollo.
En concreto, afirman que tanto los humanos modernos como los neandertales presentan un cerebro con un neocórtex de tamaño similar, una región del cerebro conocida por desempeñar un papel importante en la percepción sensorial, la emoción y la cognición. No está claro si esto indica un número similar de células nerviosas en el neocórtex.
Aunque estudios anteriores han descubierto un pequeño número de proteínas que difieren entre los humanos modernos y nuestros parientes extintos -los neandertales y los denisovanos-, los científicos afirman que también se desconoce la importancia de estas diferencias para el desarrollo del cerebro humano moderno.
En la investigación, los científicos analizaron una de estas proteínas -la TKTL1- que presenta un único cambio de aminoácido en prácticamente todos los humanos modernos en comparación con los neandertales.
Esta proteína se encuentra en las células progenitoras del feto de las que derivan todas las neuronas de las regiones cerebrales más avanzadas de la corteza. En particular, el nivel de TKTL1 es más alto en las células progenitoras del lóbulo frontal del cerebro en desarrollo.
En los humanos modernos, TKTL1 contiene el aminoácido arginina en una posición de la secuencia, mientras que en el TKTL1 neandertal es el aminoácido relacionado lisina en esta posición.
Cuando los científicos introdujeron la variante humana moderna o la neandertal de TKTL1 en el neocórtex de embriones de ratón, descubrieron que un tipo de células progenitoras que se cree que son la fuerza motriz de un cerebro más grande aumentaba con la variante humana moderna de TKTL1.
Este efecto no se observó con la variante neandertal de la proteína.
Como consecuencia, dicen los investigadores, los cerebros de los embriones de ratón con la TKTL1 humana moderna contenían más neuronas.
Los científicos realizaron otro experimento utilizando cerebros mini-humanos y neandertales cultivados en laboratorio, en el que sustituyeron el aminoácido arginina del TKTL1 humano moderno por la lisina característica del TKTL1 neandertal.
“Descubrimos que con el aminoácido de tipo neandertal en TKTL1 se producían menos células gliales radiales basales que con el tipo humano moderno y, como consecuencia, también menos neuronas”, dijo Anneline Pinson, coautora del estudio.
“Esto nos muestra que, aunque no sabemos cuántas neuronas tenía el cerebro neandertal, podemos suponer que los humanos modernos tienen más neuronas en el lóbulo frontal del cerebro, donde la actividad de TKTL1 es mayor que la de los neandertales”, dijo la Dra. Pinson.
Los investigadores sospechan que la TKTL1 de los humanos modernos aumenta la síntesis de ciertas moléculas de membrana necesarias para aumentar la producción de neuronas en el lóbulo frontal.
“Este estudio implica que la producción de neuronas en el neocórtex durante el desarrollo fetal es mayor en los humanos modernos que en los neandertales, en particular en el lóbulo frontal. Es tentador especular que esto promovió las capacidades cognitivas de los humanos modernos asociadas al lóbulo frontal”, dijo Wieland Huttner, otro autor del estudio.
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