No somos tan distintos a un reptil. Al menos, en lo que a genes cerebrales se refiere. El seso mamífero y, con él, el humano, no tiene un sello genético único de la casa. Contra lo que se pensaba hasta ahora, no apareció un gen que hiciera que el cerebro de los primeros anfibios empezase a crecer y crecer a lo largo de la evolución, dando lugar a capacidades como las que nos definen como humanos. Al menos esa es la conclusión a la que han llegado en el laboratorio del doctor Víctor Borrell, del Instituto de Neurociencias de Alicante (CSIC/UMH), según publican en Cell.

“El tamaño cerebral de reptiles, aves y mamíferos difiere sobre todo en el tamaño y complejidad de la corteza cerebral”, explica Borrell a El Independiente. La corteza humana tiene seis capas, frente a las tres de reptiles y aves; la corteza cerebral nos permite controlar características exclusivamente humanas, como la creatividad, el lenguaje, la escritura, la risa, las artes o la capacidad de planificar acciones y prever sus consecuencias. “Eso no ocurre de repente, es un largo proceso de la evolución”. Es decir, aunque pudiera parecer que una mutación en nuestros antepasados reptiles hiciera que el cerebro empezase a crecer, la clave parece estar más bien en un mejunje químico-genético llamado “rotonda”.

La expresión de la llamada proteína rotonda es clave en la creación o no de nuevas y variadas neuronas

Tras el periodo Cámbrico, hace unos 500 millones de años, la diversidad de formas de vida experimentó una gran explosión. Tras ello se produjo la aparición de los amniotas (reptiles, anfibios y aves). Sus embriones tienen de una cavidad rellena de líquido (amnio) que les permite independizarse del agua para su reproducción y desarrollo. Dejar el medio acuático supuso un gran reto para el primitivo cerebro, que experimentó profundas modificaciones para integrar la nueva información visual, acústica y olfativa que recibía fuera del agua, así como para adaptarse a la nueva locomoción terrestre, que necesitó el desarrollo de una musculatura corporal específica para mover las extremidades anteriores y posteriores.

Primeros segundos de la intro de 'Erase una vez el hombre'

Primeros segundos de la intro de ‘Erase una vez el hombre’

En el paso evolutivo del agua a la superficie, el cerebro experimentó cambios enormes, pero sólo en los mamíferos se dio tanta variedad de neuronas

Todas estas modificaciones hicieron evolucionar la pequeña y primitiva corteza cerebral de los anfibios hasta convertirse en la mucho más grande y compleja de los mamíferos. “Hemos descubierto que no sólo hubo un cambio que permitió fabricar muchas más neuronas sino tambien nuevos tipos de neuronas”, señala Borrell. Se pasó de una corteza formada por tres capas de células, paleocorteza (corteza antigua) –cerebro reptiliano–, a otra más evolucionada y con seis capas, típica de los mamíferos, denominada neocorteza.

Un amasijo de células madre

El desarrollo de la corteza cerebral depende en gran medida de las células de glía radial, las células madre encargadas de generar neuronas y de guiarlas durante el desarrollo embrionario hasta sus destinos finales dentro del cerebro. Las neuronas se pueden fabricar de manera directa o indirecta, es decir, a través de otras células que terminan por producir neuronas especializadas.

En reptiles y aves, la mayoría de las neuronas corticales son producidas directamente a partir de las células de glía radial, mientras que en la neocorteza de los mamíferos la mayoría de las neuronas se producen de forma indirecta a través de células madre intermedias. Es “la cuna de las neuronas”, exclusiva del cerebro de los mamíferos. Este proceso para generar nuevas neuronas, aunque más lento, permitió una amplificación exponencial de la producción de neuronas nuevas que impulsó la evolución de la corteza a cerebral.

Hasta ahora se desconocían los mecanismos que regularon esta expansión de la corteza cerebral desde las tres capas de los reptiles y aves a las seis capas de los mamíferos. “En el laboratorio pudimos ver las diferencias patentes entre sistemas nerviosos más modernos y más antiguos, como los de reptiles. Tomamos modelos de ratón, de pollo y, finalmente, de unas serptientes que nos trajeron de un criadero de Ginebra”. Ahí se pudo constatar que no era un gen lo que determinaba cómo y cuántas neuronas se producían diferentes. Era la cantidad de una proteína: la proteína “rotonda”.

Una “rotonda” nos hace tener más cerebro

“Rotonda”, también conocida como Robo (del inglés ROundaBOut) es una familia de genes que ya tenían los reptiles que sintentizan una proteína. Y, sí, tiene forma de rotonda urbana. “Vimos que en reptiles había mucha. En mamíferos, con cerebros más grandes, era muy poquita”. Eso llevó al equipo de Borrell a pensar que eran los niveles de actividad de esa vía, la de “rotonda”, fue la que hizo posible la generación indirecta de neuronas de una forma más efectiva. “Esto lo hemos podido probar en organoides cerebrales”, es decir, minicerebros de laboratorio o de cultivo, con las células necesarias para hacer experimentos.

Equipo del CSIC formado por Víctor Borrell, Ana Villalba y Adrián Cárdenas

Equipo del CSIC formado por Víctor Borrell, Ana Villalba y Adrián Cárdenas E.I.

Hasta ahora, la comunidad científica perseguía “buscar qué gen apareció en la evolución humana y que es responsable de que tengamos tanta inteligencia”, recuerda Borrell. “Y se han encontrado unos cuantos genes. Pero tiene más sentido nuestro hallazgo. Sólo una pequeña parte de nuestro ADN tiene instrucciones para producir proteínas. El 80% en realidad se dedica a dar instrucciones sobre en qué cantidades y en qué momentos. Es lógico pensar que la evolución ha jugado con cambios en estas regiones que regulan las proteínas, el cuándo, cómo y en qué cantidad se van a expresar esas proteinas y eso ha tenido un impcato fuerte en la evolución del cerebro”.

La evolución no va a trompicones, “es un proceso gradual. Nos puede dar otra sensación porque ahora vemos las especies muy diferenciadas. Vemos el Homo sapiens y el chimpancé, que es lo que queda, pero en medio ha habido muchos eslabones, ahora extintos. De la misma forma, nada hace pensar que tenga que ser distinto a nivel genético”, concluye Borrell.