Cerebros de ratón con ADN humano

El tamaño del cerebro humano aumentó drásticamente durante el curso de la evolución, lo que nos dio capacidades únicas de lenguaje abstracto y de matemáticas complejas. Pero, ¿por qué el cerebro humano se hizo más grande que el de nuestro pariente vivo más cercano, el chimpancé, si casi todos nuestros genes son los mismos?

La versión humana de una secuencia de ADN denominada HARE5 se convierte en un gen importante para el desarrollo cerebral (la actividad de los genes aparece teñida de azul), y causa que, al final de la gestación, el cerebro de un embrión de ratón sea un 12% más grande que el de un embrión inyectado con la versión HARE5 de chimpancé. Crédito: Silver lab, Duke University

La versión humana de una secuencia de ADN denominada HARE5 se convierte en un gen importante para el desarrollo cerebral (la actividad de los genes aparece teñida de azul), y causa que, al final de la gestación, el cerebro de un embrión de ratón sea un 12% más grande que el de un embrión inyectado con la versión HARE5 de chimpancé. Crédito: Silver lab, Duke University

Un equipo de científicos de Duke University ha demostrado que es posible seleccionar los cambios principales en el código genético entre los chimpancés y los seres humanos, y luego visualizar sus respectivas contribuciones al desarrollo temprano del cerebro mediante el uso de embriones de ratón.

El equipo encontró que los seres humanos tienen pequeñas diferencias en un regulador específico de la actividad genética, denominado HARE5, que cuando se introdujo en un embrión de ratón, dio lugar a un cerebro un 12% más grande que en los embriones tratados con la secuencia HARE5 de chimpancés.

Los hallazgos podrían ayudar a conocer, no sólo lo que hace especial al cerebro humano, sino también por qué, a diferencia de los chimpancés, padecemos algunos trastornos como el autismo y la enfermedad de Alzheimer.

Cada genoma contiene muchos miles de pequeños trozos de ADN llamados ‘potenciadores’, cuya función es controlar la actividad de los genes. Algunos de ellos son exclusivos de los humanos, y algunos están activos en tejidos específicos. Hasta ahora no se había demostrado que ninguno de los potenciadores específicos de los humanos influye directamente en la anatomía cerebral.

En el nuevo estudio, los investigadores buscaron intensamente en bases de datos genómicos de seres humanos y de chimpancés, para identificar potenciadores expresados principalmente en el tejido cerebral y en el desarrollo temprano. Dieron prioridad a los potenciadores que diferían notablemente entre las dos especies.

Así identificaron la secuencia HARE5, que en humanos y chimpancés difiere en sólo 16 letras del código genético. Sin embargo, en embriones de ratón, los investigadores encontraron que el potenciador humano se activó más temprano en el desarrollo, y en general, fue más activo que el potenciador chimpancé.

A medida que los embriones de ratón se acercaban al final de la gestación, las diferencias en el tamaño del cerebro se volvieron perceptibles a simple vista.

En total, los ratones con HARE5 humano tenían cerebros 12% más grandes en comparación con ratones con HARE5 chimpancé. El neocórtex, que está involucrado en funciones de alto nivel como el lenguaje y el razonamiento, fue la región afectada del cerebro.

Ahora, los investigadores planean estudiar el HARE5 humano y chimpancé, a medida que los ratones HARE5 lleguen a la edad adulta, para identificar posibles diferencias en la estructura cerebral y en el comportamiento. También esperan explorar el papel de las otras secuencias potenciadoras en el desarrollo del cerebro.

Estudio: J. Lomax Boyd, Stephanie L. Skove, Jeremy P. Rouanet, Louis-Jan Pilaz, Tristan Bepler, Raluca Gordân, Gregory A. Wray, Debra L. Silver. Human-Chimpanzee Differences in a FZD8 Enhancer Alter Cell-Cycle Dynamics in the Developing Neocortex. Current Biology (2015), doi: 10.1016/j.cub.2015.01.041

Fuente: Duke University

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