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Neurociencias de la UMH de Elche identifica qué molécula es responsable del tamaño del cerebro humano

El grupo de Neurogénesis y Expansión Cortical y el CSIC publican su investigación que atribuye la evolución del órgano a un microRNA

Imagen de archivo de los talleres de la Semana del Cerebro del Instituto de Neurociencias. | RAFA ARJONES

¿Qué determina el tamaño del cerebro? El grupo de Neurogénesis y Expansión Cortical, liderado por Víctor Borrell, del Instituto de Neurociencias UMH de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha llegado a la conclusión de que «la culpa» es de un pequeño material genético, contenido en el ácido ribonucleico, una molécula denominada MIR3607, que se activa durante el desarrollo embrionario de los mamíferos que tienen un cerebro muy grande, como el humano, y permanece apagado en aquellos de cerebro pequeño, como el ratón. « Su principal función es aumentar el número de células madre neurales para potenciar la formación de neuronas», dicen en su trabajo los investigadores. «El MIR3607 durante el desarrollo embrionario fue seleccionada por la evolución para potenciar en la mayoría de los mamíferos la expansión de la corteza cerebral, la parte más evolucionada del cerebro». En cambio, en roedores la pérdida de este microRNA condujo a un cerebro pequeño y liso, a diferencia de la mayoría de los mamíferos, «que evolucionaron hacia cerebros grandes y plegados», concluye el estudio publicado ayer en la revista Science Advances.

El número de genes específicos y exclusivos del ser humano es relativamente pequeño, mientras que el número de genes conservados y que se expresan en la corteza cerebral en distintas especies de mamíferos durante el desarrollo embrionario es mucho mayor. Una pregunta fundamental aún por resolver era cómo la expresión de estos genes tan conservados que guían el desarrollo de la corteza cerebral se ha regulado de forma tan diferente durante la evolución en distintas especies.

El artículo científico, centrándose en un gen que da lugar a un microRNA, ha descubierto que, en especies con cerebros pequeños la pérdida de la expresión, o «silenciamiento», del MIR3607 durante la evolución «condujo a una dramática disminución del tamaño de su corteza cerebral, lo que, en última instancia, determina el tamaño del cerebro. Además, su corteza cerebral se volvió lisa, frente a la de la mayoría de los mamíferos, que ha ido aumentado su superficie mediante circunvoluciones y surcos, a modo de un relieve de picos y valles».

Imagen de archivo de los talleres de la Semana del Cerebro del Instituto de Neurociencias. | RAFA ARJONES B.CAMPOY/M.ALARCÓNB.C.

Los mecanismos genéticos que subyacen a esta pérdida secundaria en la evolución del cerebro de los roedores eran completamente desconocidos hasta ahora. «Con nuestro trabajo mostramos que el microARN MIR3607 se expresa embrionariamente en la gran corteza cerebral de los primates y carnívoros, como el hurón, pero no en el ratón», señala Víctor Borrell.

Los microARN (miARNs) son pequeños ARN que no dan lugar a proteínas, sino que regulan la expresión de otros genes, por lo que son esenciales durante el desarrollo embrionario. De hecho, la evolución de las especies animales va en paralelo a la aparición de nuevos miARNs «que han promovido la diversidad durante el desarrollo embrionario». Sin embargo, a pesar de la capacidad de los miARNs para modular la expresión génica, sorprendentemente han recibido poca atención en el contexto de la evolución y expansión del cerebro.

«Con este trabajo hemos identificado a MIR3607 como un importante regulador de la cascada de señalización, una vía con funciones clave en el desarrollo embrionario de la corteza cerebral porque regula procesos como la proliferación de las células madre y la diferenciación celular. Nuestros hallazgos encajan también con los descubrimientos recientes sobre la importancia de los miARNs en el desarrollo cortical temprano», explica el doctor Borrell. La expresión artificial de MIR3607, a partir de un vector de ADN desarrollado por el grupo del Dr. Borrell en la corteza cerebral de embriones de ratón, permitió averiguar que la expresión de este microARN es en sí misma suficiente para promover la expansión de la zona ventricular del cerebro, la capa donde nacen las células madre que generan las neuronas. Además, corroboraron que también provoca la expansión de estas células madre.

Una expansión que se invirtió en monos y ratones

La evolución en mamíferos hacia la expansión y el plegamiento de la corteza cerebral se invirtió en monos y roedores, y sus cerebros evolucionaron haciéndose más pequeños y lisos que los de sus antepasados. «Nuestros resultados identifican por primera vez que la pérdida de MIR3607 fue seleccionada durante la evolución de los mamíferos pequeños, para disminuir el tamaño de la corteza cerebral, destaca Borrell.

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