Los reptiles, las aves y los mamíferos tienen un cerebro muy distinto. La región más diferenciada es la corteza cerebral, una estructura que en los dos primeros grupos tiene únicamente tres capas y que en los terceros cuenta con seis, alcanzado su máxima complejidad en la especie humana. No en vano esta región del cerebro, con casi 10.000 millones de neuronas, nos permite pensar, imaginar, reír, hablar o escribir.

¿Por qué ocurrió la evolución del cerebro? “Inicialmente los reptiles presentaban un cerebro muy pequeño, luego las aves tuvieron uno más grande. Ha habido una evolución en todas las direcciones, pero en general ha evolucionado hacia un mayor tamaño. El aumento más grande ha sido en los primates”, explica a Hipertextual el doctor Víctor Borrell, investigador principal del Grupo de Neurogénesis y Expansión cortical del Instituto de Neurociencias (UMH-CSIC) de Alicante.

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Martin420 (Wikimedia)

Su equipo publica hoy en la revista Cell un nuevo estudio en el que identifican un interruptor que ayudó en la evolución de la corteza cerebral. “Por comparaciones entre especies, sabemos que todas las estructuras aumentan, pero sobre todo, con mayor diferencia, la corteza. Es el elemento clave”, destaca Borrell. Las nuevas capas con neuronas que aparecieron en los mamíferos, a diferencia de lo que sucedía en los reptiles y las aves, sirvieron para llevar a cabo los “procesos de asociación y de relación de la información” que recibía el cerebro.

Las variaciones en el tamaño y la complejidad de la corteza cerebral permitieron a las especies adaptarse a las nuevas condiciones de vida. Hace quinientos millones de años, durante el período conocido como Cámbrico, los seres vivos abandonaron el medio acuático. Este cambio supuso un verdadero reto para el cerebro primitivo, que se vio obligado a integrar la información visual, acústica y olfativa que recibía y a adaptarse a la locomoción sobre la superficie terrestre. Hasta ahora se desconocía qué había provocado la expansión de la corteza cerebral, que pasó de tener tres capas en reptiles y aves a seis en el caso de los mamíferos.

La señal que activó la evolución de la corteza

El equipo de Borrell ha identificado una señal molecular que juega un papel fundamental en la expansión de la corteza y su mayor complejidad, gracias al estudio de serpientes, aves, mamíferos pequeños y organoides cerebrales humanos. Según sus resultados, la evolución de esta región del cerebro se debió al nivel de actividad de genes ampliamente conservados durante la evolución y no a la aparición de nuevas secuencias genéticas. En particular, los científicos destacan el papel de la proteína Robo —que funciona como una suerte de interruptor que permitió activar un nuevo mecanismo a la hora de generar nuevas neuronas—.

“En la neurogénesis directa, tenemos un tipo de progenitor inicial que se divide y de ella aparecen dos células, una vuelve a ser célula madre y la otra, una neurona. Es decir, de cada célula madre nace otra igual y una neurona. Es un proceso para generar neuronas, aunque solo unas pocas”, explica Borrell a Hipertextual. Por el contrario, durante la neurogénesis indirecta, a partir de la misma célula madre principal se crean dos células progenitoras de nuevo —y de ellas podrán generarse después neuronas—. “Es un paso intermedio que amplifica el número de neuronas”, comenta.

Su artículo en Cell sugiere que cambiando el modo de neurogénesis, es decir, el mecanismo para fabricar neuronas, no solo varía el número de células nerviosas, sino que también se generan las células propias de los mamíferos, no las presentes en los reptiles. En la corteza cerebral de los mamíferos, la mayoría de las neuronas se producen mediante el proceso de neurogénesis indirecta, es decir, a través de células progenitoras intermedias. Los reptiles y las aves, sin embargo, usan el proceso de neurogénesis directa.

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Cedida por el Instituto de Neurociencias de Alicante

“Hemos encontrado que el gen Robo, que codifica la proteína Robo —presente en reptiles y en humanos— determina el tipo de neurogénesis”, cuenta Borrell al otro lado del teléfono. Lo que hace este interruptor es “regular los efectos de una cascada de señalización molecular importante (llamada Notch) para decidir si la célula progenitora hace o no neuronas”, puntualiza. El investigador del Instituto de Neurociencias destaca que “es la primera vez que se descubre un mecanismo molecular que regule este tipo de neurogénesis”.

Su hallazgo es un paso clave para entender cómo se produjo la evolución del cerebro y, en particular, los cambios que sucedieron en la corteza. El equipo dirigido por Borrell espera ahora entender cómo Robo es capaz de regular los procesos de producción de nuevas neuronas. “Sabemos que es importante para el mecanismo y hemos visto las consecuencias, tanto en el número como en el tipo de neuronas”, explica. “Pero aún no entendemos de qué manera regula Robo esa cascada ni los propios niveles de la señal”, añade el científico. Sus resultados, que no descartan la posibilidad de que haya otros mecanismos genéticos involucrados, serán clave para entender cómo cambió el cerebro a lo largo de la evolución.