Una única mutación permitió al Homo sapiens generar más neuronas y aventajar al Neandertal

Un cambio en un único aminoácido de la proteína TKTL1 -siglas en inglés de 'proteína 1 similar a la transcetolasa'- pudo proporcionar a los humanos modernos la ventaja evolutiva sobre sus parientes más arcaicos con los que convivieron, como el hombre de Neandertal. Esta mutación incrementó la neurogénesis en la corteza cerebral, lo que habría permitido al Homo sapiens generar más neuronas y ampliar potencialmente su capacidad cognitiva, ayudándole a adaptarse mejor al cambio.

El enigma de la extinción de los neandertales no ha dejado de cautivar a la ciencia, y la antropología evolutiva destierra de forma cada vez más contundente la idea de que eran significativamente más 'bestiales' que los humanos modernos. Su cerebro era del mismo volumen que el del humano contemporáneo, eran capaces de interpretar el lenguaje hablado, manufacturaban herramientas con habilidad y dejaron las primeras expresiones artísticas y culturales.

Su herencia genética, de hecho, pervive entre nosotros mediante los genes que nos legaron en los diversos eventos de hibridización que se produjeron entre comunidades de homínidos diferentes. Sin embargo, hay indicios de que su desarrollo cognitivo y su actividad cerebral eran más lentos en comparación con el humano moderno. Esto les habría dificultado la competición frente a parientes con más recursos en un entorno cambiante, y les habría llevado a la desaparición hace 40.000 años.  

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Investigadores del Instituto Max Planck Institute de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG) de Dresde (Alemania) han demostrado ahora que la variante de la proteína TKTL1 que poseemos los humanos modernos solo difiere en un aminoácido con respecto a la neandertal. Sin embargo, la variación acrecienta la producción de unas células madre en el cerebro, las progenitoras gliales radiales (RGP).

Las RGP son responsables de generar la mayo parte de las neuronas durante el desarrollo de la corteza cerebral, la parte del cerebro relacionada con las habilidades cognitivas más evolucionadas. En concreto, esta mutación habría llevado a una mayor producción neuronal durante el desarrollo del lóbulo frontal del Homo sapiens, un área que controla las funciones ejecutivas y conductuales del individuo en circunstancias como la resolución de problemas.

La arginina, un cambio crucial

La diferencia es más significativa todavía teniendo en cuenta que, entre el humano moderno y los desaparecidos neandertales y denisovanos, muy pocas proteínas han sufrido diferencias en sus secuencias de aminoácidos, sus 'bloques de construcción'. Entre los sapiens, el aminoácido que cambió de sitio es la arginina, mientras que tanto los humanos arcaicos como los primates contemporáneos poseen en ese lugar la lisina. 

Para determinar los efectos de esta alteración, el equipo de la investigadora Anneline Pinson empleó dos grupos de embriones de ratón a los que se les introdujeron una variante u otra de la TKTL1 en el neocórtex en desarrollo. Unos recibieron la sapiens y otros la neandertal, y la producción de células madre RGP solo se produjo en el primer grupo. A resultas, solo los cerebros de los ratones modificados para parecerse a los cerebros de los humanos modernos generaron más neuronas. 

El siguiente paso consistió en generar organoides de cerebros humanos, modelos cultivados en laboratorio a partir de células madre a los que se permite crecer hasta alcanzar un tamaño embrionario. Estos 'minicerebros' recibieron la variante neandertal de la TKTL1. "Descubrimos que en este tipo de cerebro neandertal la producción de RGP era inferior a la de un cerebro humano moderno en desarrollo, lo que se tradujo en una menor cantidad de neuronas", explica Pinson. 

"No podemos saber cuántas neuronas tenía realmente el cerebro de un Neandertal", reconoce la investigadora. "Pero podemos inferir que los humanos actuales poseen más que ellos en el lóbulo frontal del cerebro, en donde la TKTL1 presenta mayor actividad". El Dr. Wieland Huttner, supervisor del trabajo, va más allá. "Este estudio implica que la producción de neuronas durante el desarrollo fetal es mayor en los humanos modernos que en el Neandertal. Y estamos tentados de especular con que esto impulsó las capacidades cognitivas que hoy asociamos con el lóbulo frontal".