Mutação neandertal altera o desenvolvimento do cérebro – Wissenschaft.de

Como nosso cérebro difere do cérebro dos Neandertais? Para responder a essa pergunta, os pesquisadores desenvolveram um novo sistema modelo: eles inseriram um gene humano Neandertal em células-tronco humanas e o usaram para desenvolver cérebros minúsculos, conhecidos como organelas cerebrais, em laboratório. Os organismos infectados com a mutação do Neandertal evoluíram mais lentamente, tiveram formas diferentes e responderam aos estímulos de maneira diferente daqueles que contêm apenas o material genético dos humanos modernos. Portanto, pequenas mudanças genéticas podem ter impulsionado a evolução do cérebro de nossa espécie.

Muitos estudos que tratam da história da evolução humana são baseados em descobertas arqueológicas e fósseis. Esses estudos dificilmente podem fazer qualquer afirmação sobre o desenvolvimento do cérebro, porque apenas a forma do crânio permanece – os próprios cérebros não ossificam. Há vários anos, foi criada uma técnica na pesquisa médica na qual modelos precisos do cérebro são clonados a partir de células-tronco humanas. Esses chamados organóides cerebrais estão sendo usados, por exemplo, para pesquisar doenças neurodegenerativas de difícil reprodução em modelos animais.

O gene Neandertal nas células-tronco modernas

Uma equipe liderada por Clipper Trujillo, da Universidade da Califórnia, agora usa essa abordagem orgânica para obter novos insights sobre a evolução do cérebro de nossos ancestrais extintos. Para fazer isso, os pesquisadores primeiro catalogaram as diferenças genéticas entre os humanos modernos e seus parentes mais próximos, os neandertais e os denisovanos. Ao fazer isso, eles identificaram 61 genes semelhantes em Homo sapiens, Neandertais e Denisovans, mas mostraram certos desvios devido a mutações.

Um desses genes, NOVA1, é conhecido por seu papel no desenvolvimento do cérebro. Afeta muitos outros produtos genéticos que estão envolvidos na formação e rede de células nervosas. Uma mutação distingue uma variante genética humana moderna daquela encontrada em neandertais e denisovanos. Os pesquisadores escreveram: “Nossa hipótese é que essa mudança genética foi um evento importante na evolução do cérebro humano moderno.” Para ver o efeito dessa mutação, eles introduziram a variante Neandertal de NOVA1 em células-tronco humanas com a ajuda da tesoura do gene Crispr / Cas9. A partir dessas células-tronco geneticamente modificadas, eles desenvolveram organóides cerebrais que imitavam as características de um cérebro de Neandertal.

READ  Axiom Space selects the first private crew to leave for a space station

Uma mutação, muitos efeitos

Mesmo a olho nu, os organismos no cérebro do Neandertal pareciam diferentes daqueles que continham apenas o material genético dos humanos modernos: eles eram menores e tinham uma superfície mais complexa. Análises mais detalhadas revelaram mais diferenças: organelas cerebrais antigas se desenvolveram mais lentamente e as sinapses – as conexões entre os neurônios – foram menos eficazes. Quando os pesquisadores estimularam o tecido cerebral com sinais elétricos, as organelas de Neandertal mostraram reações mais fortes nos estágios iniciais, mas, ao contrário das organelas cerebrais modernas, elas não se sincronizaram para formar redes.

“É maravilhoso ver que a mudança de um único par de bases no DNA humano pode mudar a maneira como o cérebro é conectado”, disse Alison Motory, colega de Trujillo. “Não sabemos exatamente como e quando essa mudança ocorreu em nossa história evolutiva. Mas parece importante e pode ajudar a explicar algumas de nossas habilidades recentes em comportamento social, linguagem, adaptação, criatividade e uso de tecnologia.”

No futuro, os pesquisadores querem usar organelas cerebrais para obter mais conhecimento sobre o desenvolvimento do nosso cérebro. Este estudo se concentrou em apenas um gene que difere entre os humanos modernos e nossos parentes extintos. A seguir, queremos dar uma olhada nos outros 60 genes e ver o que acontece se qualquer um ou um grupo de dois ou mais genes forem alterados ”, diz Motrie. A combinação de biologia de células-tronco, neurociência e genética antiga torna possível desenvolver e testar hipóteses. Completamente novo sobre a função cerebral nos primeiros humanos.

Quelle: Cleber Trujillo (Universidade da Califórnia, San Diego) et al., Science, Doi: 10.1126 / science.aax2537

READ  Physicists are still hunting for primordial black holes to solve the dark matter problem

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *