Un gen ayudó al cerebro humano a volverse complejo
Cuando se trata del desarrollo del cerebro, un progreso lento y constante gana la carrera. Un solo gen ancestral humano que hizo dos copias de sí mismo podría haber ayudado a la evolución de nuestros grandes cerebros hace 2,5 millones de años, cuando nuestros antepasados fueron alejándose, evolutivamente hablando, de los australopitecos.
Paradójicamente, parece que las copias extra eran para ralentizar el desarrollo individual del cerebro. Esto le dio tiempo a las neuronas para desarrollar más y mejores conexiones entre sí.
Las duplicaciones de genes son raras en la historia evolutiva humana: sólo alrededor de 30 genes se han copiado desde que nos separamos de los chimpancés hace 6 millones de años. Pocos han sido estudiados, pero los que han sido estudiados codifican para genes que son muy emocionantes, dice el genetista humano Evan Eichler de la Universidad de Washington en Seattle. Muchos están involucrados en el desarrollo del cerebro.
Fotografía de una fotografía
Eichler y Franck Polleux del Instituto Scripps en La Jolla, California, optaron por mirar a un gen duplicado llamado SRGAP2. Este gen ayuda a impulsar el desarrollo de la neocorteza, que controla las funciones superiores del cerebro tales como el lenguaje y el pensamiento consciente. Los seres humanos con mutaciones en este gen son propensos a sufrir ataques epilépticos, al igual que los ratones que han sido genéticamente diseñados para carecer de ella.
El grupo de Eichler descubrió que SRGAP2 se duplicó a sí mismo hace 3,5 millones de años, mucho después de que los seres humanos y los chimpancés divergieron. Un millón de años más tarde, esta "hija" del gen original se duplicó a su vez y creó una copia "nieta". Las tres "generaciones" de genes conviven en los seres humanos modernos.
Pero al igual que una fotografía de una fotografía, cuando las duplicaciones se llevaron a cabo, cada copia sufrió una disminución en la calidad. Las copias "hija" y "nieta" del gen eran más cortas que el original y no fueron capaces de ayudar al cerebro a madurar de la forma en que el gen original lo hace.
Posiblemente el efecto de un solo gen.
De hecho, hicieron exactamente lo contrario: cuando Polleux y colegas pusieron a las copias "hija" y "nieta" del gen humano en ratones, las proteínas que hicieron se pegaron a la SRGAP2 original y obstaculizaron su capacidad para realizar su función.
El efecto de este sabotaje genético, sin embargo, era que el cerebro tenía más tiempo para desarrollarse. Aunque el cerebro del ratón en sí no se hizo más grande, las neuronas de la corteza cerebral cambiaron para parecerse a las células del cerebro humano, desarrollando gruesas espinas para intercambiar información con otras células. Las neuronas también formaron de 50 a 60% más de estas espinas que las neuronas normales de ratón, lo que probablemente aumentaría el poder de procesamiento del cerebro.
¿Ratones más inteligentes?
Aunque Polleux y sus colegas aún no han descubierto si los ratones eran más listos, él dice que esos experimentos se encuentran en proceso de realizarse. También planean poner los genes humanos en miembros de una especie mucho más estrecha con los humanos, el mono tití, y ver si su comportamiento se altera.
El momento de la segunda duplicación, hace 2,5 millones de años, señalan los investigadores, coincide con el momento en que nuestro género, Homo, inició la separación de los ahora extintos Australopithecus.
Sabemos que las capacidades cognitivas de Homo debieron haber incrementado enormemente como para permitir a nuestros antepasados desarrollar las complejas estructuras sociales y herramientas que los australopitecos no tenían. La rara duplicación doble de genes pudo haber sido fundamental en esto.
Lo que es interesante acerca de la duplicación, dice Eichler, es que hubiera cambiado el desarrollo del cerebro de inmediato y de forma espectacular. Los ancestros humanos con dos, tres, o incluso más copias de SRGAP2 - y por consiguiente, con diferencias marcadas en sus habilidades cognitivas - podrían haber estado juntos en algún punto. "Es divertido pensar en eso", dice.
Traducción de One gene helped human brains become complex
Cuando se trata del desarrollo del cerebro, un progreso lento y constante gana la carrera. Un solo gen ancestral humano que hizo dos copias de sí mismo podría haber ayudado a la evolución de nuestros grandes cerebros hace 2,5 millones de años, cuando nuestros antepasados fueron alejándose, evolutivamente hablando, de los australopitecos.
Paradójicamente, parece que las copias extra eran para ralentizar el desarrollo individual del cerebro. Esto le dio tiempo a las neuronas para desarrollar más y mejores conexiones entre sí.
Las duplicaciones de genes son raras en la historia evolutiva humana: sólo alrededor de 30 genes se han copiado desde que nos separamos de los chimpancés hace 6 millones de años. Pocos han sido estudiados, pero los que han sido estudiados codifican para genes que son muy emocionantes, dice el genetista humano Evan Eichler de la Universidad de Washington en Seattle. Muchos están involucrados en el desarrollo del cerebro.
Fotografía de una fotografía
Eichler y Franck Polleux del Instituto Scripps en La Jolla, California, optaron por mirar a un gen duplicado llamado SRGAP2. Este gen ayuda a impulsar el desarrollo de la neocorteza, que controla las funciones superiores del cerebro tales como el lenguaje y el pensamiento consciente. Los seres humanos con mutaciones en este gen son propensos a sufrir ataques epilépticos, al igual que los ratones que han sido genéticamente diseñados para carecer de ella.
El grupo de Eichler descubrió que SRGAP2 se duplicó a sí mismo hace 3,5 millones de años, mucho después de que los seres humanos y los chimpancés divergieron. Un millón de años más tarde, esta "hija" del gen original se duplicó a su vez y creó una copia "nieta". Las tres "generaciones" de genes conviven en los seres humanos modernos.
Pero al igual que una fotografía de una fotografía, cuando las duplicaciones se llevaron a cabo, cada copia sufrió una disminución en la calidad. Las copias "hija" y "nieta" del gen eran más cortas que el original y no fueron capaces de ayudar al cerebro a madurar de la forma en que el gen original lo hace.
Posiblemente el efecto de un solo gen.
De hecho, hicieron exactamente lo contrario: cuando Polleux y colegas pusieron a las copias "hija" y "nieta" del gen humano en ratones, las proteínas que hicieron se pegaron a la SRGAP2 original y obstaculizaron su capacidad para realizar su función.
El efecto de este sabotaje genético, sin embargo, era que el cerebro tenía más tiempo para desarrollarse. Aunque el cerebro del ratón en sí no se hizo más grande, las neuronas de la corteza cerebral cambiaron para parecerse a las células del cerebro humano, desarrollando gruesas espinas para intercambiar información con otras células. Las neuronas también formaron de 50 a 60% más de estas espinas que las neuronas normales de ratón, lo que probablemente aumentaría el poder de procesamiento del cerebro.
¿Ratones más inteligentes?
Aunque Polleux y sus colegas aún no han descubierto si los ratones eran más listos, él dice que esos experimentos se encuentran en proceso de realizarse. También planean poner los genes humanos en miembros de una especie mucho más estrecha con los humanos, el mono tití, y ver si su comportamiento se altera.
El momento de la segunda duplicación, hace 2,5 millones de años, señalan los investigadores, coincide con el momento en que nuestro género, Homo, inició la separación de los ahora extintos Australopithecus.
Sabemos que las capacidades cognitivas de Homo debieron haber incrementado enormemente como para permitir a nuestros antepasados desarrollar las complejas estructuras sociales y herramientas que los australopitecos no tenían. La rara duplicación doble de genes pudo haber sido fundamental en esto.
Lo que es interesante acerca de la duplicación, dice Eichler, es que hubiera cambiado el desarrollo del cerebro de inmediato y de forma espectacular. Los ancestros humanos con dos, tres, o incluso más copias de SRGAP2 - y por consiguiente, con diferencias marcadas en sus habilidades cognitivas - podrían haber estado juntos en algún punto. "Es divertido pensar en eso", dice.
Traducción de One gene helped human brains become complex