lunes, 9 de junio de 2008

Evolución del cerebro: sinapsis molecularmente complejas

Uno de los grandes retos científicos es comprender las bases del diseño y los orígenes del cerebro humano. Una nueva investigación ha arrojado luz sobre los orígenes evolutivos del cerebro y cómo evolucionó hasta convertirse en la extraordinaria y compleja estructura que se encuentra en los humanos.

La investigación sugiere que no es el tamaño el que da mayor rendimiento al cerebro, sino que, durante la evolución, un procesamiento molecular cada vez más sofisticado de los impulsos nerviosos permitió el desarrollo de animales con comportamientos más complejos.

Actualmente se piensa que los componentes proteínicos de las conexiones nerviosas, llamadas sinapsis, son similares en la mayoría de los animales, desde los humildes gusanos a los humanos, y que es el incremento en el número de sinapsis en los animales más grandes lo que permite un pensamiento más sofisticado.

El estudio realizado por el Dr. Seth Grant y sus equipo del Instituto Wellcome Trust Sanger, publicado el 8 de junio en Nature Neuroscience, ha descubierto importantes diferencias en el número de proteínas en las conexiones neuronales entre diferentes especies.

Los investigadores trabajaron sobre 600 proteínas que se encuentran en las sinapsis de los mamíferos y, para su sorpresa, encontraron que sólo el 50 por ciento está presente en las sinapsis de los invertebrados y un 25 por ciento en los organismos unicelulares que, obviamente, no tienen cerebro.

El conjunto de proteínas que se encuentra en los organismos unicelulares representa la antigua protosinapsis implicada en los comportamientos simples. Este grupo de proteínas se enriqueció con la adición de nuevas proteínas al con la evolución de los de los invertebrados y vertebrados lo que contribuyó a los comportamientos más complejos de estos animales.

El número y complejidad de las proteínas en las sinapsis primero se incrementó cuando surgieron los animales multicelulares y, después, con la aparición de los vertebrados hace unos 500 millones de años.

Uno de los mayores logros del equipo ha sido aislar, por primera vez, las proteínas sinápticas de los cerebros de las moscas, lo que ha permitido confirmar que los invertebrados poseen un conjunto de proteínas más sencillo que los vertebrados.

Aún más importante para comprender el pensamiento humano, es el hecho de que encontraron que la expansión en proteínas que ocurrió en los vertebrados suministró una reserva de proteínas que se usaron en la diferenciación del cerebro en regiones especializadas: córtex, cerebelo y médula espinal.

Ya que la evolución de sinapsis “grandes”, molecularmente complejas ocurrió antes de la aparición de los cerebros grandes, puede ser que estos acontecimientos evolutivos a nivel molecular fuesen necesarios para permitir la evolución de los grandes cerebros de los primates, incluido el hombre, y otros vertebrados.

Estudios del comportamiento de animales en los que las mutaciones habían impedido la expresión de los genes sinápticos apoyan la conclusión de que las proteínas sinápticas que evolucionaron en los vertebrados dieron lugar a un amplio abanico de comportamientos, incluidos aquellos relacionados con las funciones mentales superiores. Por ejemplo, unos de los genes de “innovación vertebrada” llamado SAP102 es necesario para que un ratón use la estrategia de aprendizaje correcta cuando resuelve laberintos, y cuando este gen es defectuoso en humanos aparece una minusvalía mental.

La evolución molecular de la sinapsis es como la evolución de los chips de ordenador: la creciente complejidad leas ha dado más potencia y aquellos animales con los chips más potentes son los que más pueden hacer.


Original: http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/abs/nn.2135.html;jsessionid=AB1E75C5075823002C07DDB69D99A205