Neurogenética
Reconstruida la historia genética de las funciones cerebrales desde los primeros homínidos hasta los humanos modernos
VRVis/T21
Utilizando ADN antiguo y datos de redes cerebrales, investigadores austriacos han reconstruido la historia de las funciones cerebrales desde los primeros homínidos hasta los humanos modernos y descubierto que el lenguaje y el pensamiento estratégico ayudaron al Homo sapiens a sobrevivir.
El cerebro humano y sus habilidades son únicos en el reino animal: la forma en que hablamos, pensamos e intercambiamos información durante generaciones, no tiene equivalente en nuestros primos los simios. Sin embargo, nuestros parientes más cercanos (extintos), los neandertales y los denisovanos, pueden haber tenido habilidades muy similares.
La investigación sobre el desarrollo evolutivo de los rasgos cognitivos humanos representa un gran desafío tecnológico. Es casi imposible comprender el complejo pasado del cerebro humano basándose únicamente en la anatomía. Tenemos cráneos fosilizados, pero no los cerebros completos de nuestros antepasados.
Lo que sí tenemos, sin embargo, son genomas antiguos y toda la información que contienen. Los genomas de los neandertales y los denisovanos se secuenciaron completamente por primera vez en 2010 y 2012, respectivamente.
COMPARATIVA GENÉTICA
La comparación de estos genomas con los nuestros ha abierto una nueva ventana al pasado. A medida que avanzan las técnicas de secuenciación y análisis, estas comparaciones se vuelven más precisas y ofrecen nuevas oportunidades para la investigación.
Un equipo de científicos del IMP, el Centro VRVis para Realidad Virtual y Visualización, los Laboratorios Max Perutz y otras instituciones austriacas, han utilizado genomas históricos y datos de imágenes cerebrales modernas para reconstruir la historia de las funciones cerebrales desde los homínidos arcaicos hasta los humanos modernos.
En su estudio, publicado en la revista Cell Reports, muestran que el lenguaje y el pensamiento estratégico fueron los principales objetivos de la selección natural en los humanos modernos.
Para extraer esta información, Florian Ganglberger y Katja Bühlerde desarrollaron un nuevo enfoque neuroanatómico asistido por ordenador: utilizando métodos de agrupamiento multidimensionales de alto rendimiento, el equipo de investigación analizó 9.000 genes para crear mapas cerebrales funcionales que brindan información sobre el desarrollo de rasgos evolutivamente relevantes.
ENTENDER EL PASADO
“Cuando visualizas el cerebro humano con una resonancia magnética funcional, ciertas áreas se iluminan a medida que realizas una tarea específica. Estas áreas representan redes de neuronas que activan una serie de genes para hacer su trabajo”, explica Joanna Kaczanowska, coautora del estudio. "Sabemos qué genes están activos en qué redes, y podemos comparar las secuencias de estos genes en humanos con las de otras especies".
En lugar de extrapolar información de cráneos fósiles, los investigadores utilizaron la minería de datos para evaluar grandes conjuntos de datos del cerebro humano moderno y buscar pistas sobre el pasado.
Buscaron rastros de selección natural en todos los genes humanos involucrados en las redes cerebrales para descubrir qué rasgos cognitivos estaban sujetos a la mayor presión de selección.
Después de aplicar esta técnica a los humanos modernos, los investigadores rastrearon los linajes hasta los primates arcaicos, es decir, desde hace 60 millones de años hasta el presente, mapeando las presiones de selección a lo largo del camino.
GENES INVOLUCRADOS
De esta forma descubrieron que los genes involucrados en el lenguaje sufrieron numerosos cambios en nuestros primeros ancestros homínidos hace entre 7,4 y 1,7 millones de años, lo que sugiere que las habilidades básicas del lenguaje fueron esenciales para la evolución de los denisovanos, los neandertales y la gente moderna.
Después de que los humanos modernos se separaran de los neandertales hace 800.000 años, el pensamiento estratégico, junto con el lenguaje, se convirtió asimismo en una característica importante de la selección natural.
Por lo tanto, es razonable suponer que la combinación de habilidades lingüísticas avanzadas y el pensamiento estratégico podría haber sido la diferencia entre nuestra supervivencia y la desaparición de los denisovanos y los neandertales.
REFINAR EL MÉTODO
"Desde que vi fotos de Lucy cuando era niña, me ha fascinado la historia humana", dice Wulf Haubensak, otro de los investigadores.
"Excavar en busca de cráneos antiguos es muy emocionante, pero hasta ahora no ha arrojado mucha información sobre la evolución del cerebro y sus funciones. Estudiar genomas actuales e históricos y traducir estos datos a nuestro cerebro humano moderno nos brinda una perspectiva completamente nueva de nuestra historia”, añade.
En el futuro, Haubensak se propone refinar el método para estudiar redes específicas en el cerebro, aquellas relacionadas con las emociones y las interacciones sociales.
Espera que esto estimule más estudios de minería de datos: todavía hay mucho por descubrir en la gran cantidad de conjuntos de datos genómicos y anatómicos que se han creado en las últimas décadas, concluye.
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REFERENCIA
Molecular archaeology of human cognitive traits. Joanna Kaczanowska et al. Cell Reports, Volume 40, Issue 9, 111287, August 30, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111287
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Fuente:
