Rudolf Cole
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Los neandertales se extinguieron hace unos 40.000 años, pero gracias a la ciencia de vanguardia, ahora hay un laboratorio en California que tiene placas de Petri llenas de versiones del tamaño de un guisante de los cerebros de los cavernícolas..
¿Por qué los investigadores están cultivando y estudiando estos mini cerebros? La razón, dicen, es que estos pequeños bultos neurales pueden revelar por qué los neandertales se extinguieron y Homo sapiens pasó a conquistar gran parte del planeta.
"Los neandertales son fascinantes porque compartieron la Tierra con nosotros, y ahora hay evidencia genética que realmente criamos con ellos", dijo el líder del estudio Alysson Muotri, director del Programa de Células Madre de la Universidad de California en San Diego (UCSD). [11 partes del cuerpo cultivadas en el laboratorio]
Quizás las diferencias genéticas entre los cerebros neandertal y humano explican su desaparición y nuestro éxito, dijo Muotri. En otras palabras, es posible que los humanos lograran grandes avances tecnológicos porque tenemos sofisticadas redes neuronales, mientras que los neandertales no lo hicieron..
Muotri presentó la investigación, que aún no se ha publicado en una revista revisada por pares, en una conferencia de UCSD llamada Imagination and Human Origins el 1 de junio..
Construyendo un cerebro
Para investigar, Muotri y sus colegas compararon el genoma de los neandertales (previamente extraído de huesos fósiles y secuenciado por otros investigadores) con el de los humanos modernos. De los 200 genes candidatos que mostraban diferencias significativas entre las dos especies, los investigadores decidieron centrarse en solo uno: un regulador maestro de la expresión génica conocido como NOVA1..
NOVA1 se expresa en gran medida durante el desarrollo neurológico y se ha relacionado con afecciones neuronales, como el autismo y la esquizofrenia, dijo Muotri. El gen NOVA1 es notablemente similar en humanos y neandertales: un solo par de bases (o un par de "letras" de ADN) es diferente entre los dos.
Los científicos ya han cultivado mini órganos humanos, conocidos como organoides, en el laboratorio. Para cultivar mini cerebros neandertales (que los investigadores llamaron en broma neanderoides), utilizaron la herramienta de edición de genes conocida como CRISPR para "neandertalizar" las células madre pluripotentes humanas, o células inmaduras que pueden convertirse en cualquier célula del cuerpo, dijo Muotri..
Luego, usando su protocolo interno, "convencimos a las células madre para que se convirtieran en un organoide cerebral", un proceso que toma entre seis y ocho meses, dijo Muotri. Ahora que están completamente desarrollados, los neanderoides miden alrededor de 0,2 pulgadas (0,5 centímetros) de tamaño, "por lo que puedes verlos a simple vista una vez que estén maduros", dijo..
Los mini cerebros no pueden crecer más porque no están vascularizados, lo que significa que no tienen suministro de sangre. Más bien, las mini células cerebrales (hay hasta 400.000 por cerebro) reciben nutrientes por difusión..
"Es posible que en el futuro podamos cultivar un organoide más grande", dijo Muotri. "Estamos trabajando en esto creando vasos sanguíneos artificiales bioimpresos dentro de ellos".
Grandes diferencias
Los cerebros humanos cultivados en laboratorio son generalmente redondos, pero los neanderoides no lo eran. En cambio, los mini cerebros neandertales tenían estructuras tubulares alargadas que les daban una forma similar a una palomita de maíz ", dijo Muotri..
Algunas de las células neanderoides también migraron más rápido desde la fuente durante el desarrollo, lo que podría explicar la inusual formación de palomitas de maíz, anotó. [Imágenes 3D: exploración del cerebro humano]
Además, Muotri agregó que los neanderoides no tenían tantas conexiones sinápticas, o conexiones entre neuronas, y tenían redes neuronales alteradas. Estas características se parecen a los mini cerebros humanos que crecen a partir de personas con autismo, dijo. Sin embargo, es difícil decir qué significa esta similitud, en todo caso, dijo..
"Una correlación no significa que sean similares", dijo Muotri. "Solo podemos especular sobre esto en esta etapa".
Sin embargo, la investigación aún se encuentra en las primeras etapas, y es importante tener en cuenta que el proyecto tiene algunas limitaciones, dijo Svante Pääbo, director del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, que no participó en la investigación..
"Los organoides están lejos de ser capaces de decirnos cómo funcionan los cerebros adultos", dijo Pääbo a la revista Science. Él y sus colegas también están trabajando para hacer mini cerebros neandertales, y el método a veces puede introducir mutaciones no deseadas, dijo Pääbo..
Aun así, con experimentos controlados "Tengo muchas esperanzas de que superemos esas dudas", dijo Pääbo a Science Magazine, y agregó que espera comparar a los neanderoides con mini cerebros creados a partir de chimpancés o células humanas..
Que sigue
El equipo de Muotri se enfrenta ahora a otro desafío de ciencia ficción. Han ideado una forma para que los robots midan las señales eléctricas del cerebro enviadas por los mini cerebros humanos. Al conectar los robots con los mini cerebros, esperan crear un "circuito de retroalimentación de aprendizaje" que ayudará al cerebro a dirigir al robot para que explore su entorno..
"En última instancia, queremos comparar el organoide neandertalizado [con el robot] para probar su capacidad de aprendizaje", dijo Muotri..
En total, la investigación de organoides puede revelar qué variantes genéticas son fundamentales para el éxito humano. "Al hacer esto de manera sistemática, aprenderemos cuáles son las alteraciones genéticas que nos hicieron exclusivamente humanos y por qué fueron seleccionados positivamente", dijo Muotri..
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