Desde la UNAM

¿Por qué se parecen los cerebros en animales vertebrados? – Carlos Lozano, Vijaykumar Muley y Alfredo Varela-Echavarría

Imagina que estás frente a un atardecer de tonos maravillosos, de relucientes colores naranja cubiertos de matices morados y amarillos con el candor del telón rosáceo que juguetea entre el azul del cielo y la puesta de Sol, enmarcado todo en el horizonte montañoso del bajío mexicano. Esta sensación placentera que te hace evocar a un hermoso atardecer queretano es inigualable y se agolpa plenamente en tu interior, ese interior que decodifica cada una de las informaciones percibidas del exterior, que de manera armónica se ordenan e interpretan.

El órgano que se encarga de realizar estos finos procesos es tu cerebro. Pero tu cerebro no fue siempre como es ahora. Durante etapas embrionarias y después del nacimiento ha sufrido innumerables cambios morfológicos y moleculares que lo hacen ser lo que es ahora y, le permiten funcionar y disfrutar un atardecer queretano.

Charles Darwin logró entender de primera mano que organismos de diferentes grupos pueden estar emparentados, lo que quiere decir que tienen ancestros comunes en su pasado evolutivo. Por ello, el cerebro de los homínidos, como el del humano, se asemeja en muchos aspectos a los cerebros del resto de sus parientes, los mamíferos, que habitan diferentes ecosistemas y aún al cerebro de otros vertebrados como las aves con los que también están relacionados aunque de manera más distante.

La aparición de los diferentes grupos de mamíferos data desde el cretácico hace aproximadamente 100 millones de años, justo en el tiempo en que las aves aparecían paralelamente a sus parientes, los dinosaurios, como los tiranosaurios. Es sorprendente ver que a pesar de nuestra divergencia de hace tanto tiempo, tanto aves como mamíferos compartimos una infinidad de comportamientos similares, tales como la comunicación a través de un lenguaje hecho con sonidos de órganos de la faringe, competencia de parejas mediante ornamentaciones de machos o danzas realizadas por ambos individuos, protección de las crías a través de nidos y alimentación de crías hasta cierto momento de maduración.

Este abanico de posibilidades comunes es consecuencia de que tenemos un mismo ancestro reptiliano, lo que explica el parecido del cerebro mamífero y el de aves. Sin embargo, también existen muchas diferencias en sus funciones y su forma. El ejemplo más notable de ello, es que en los mamíferos, la parte anterior del cerebro, el telencéfalo, da lugar a la corteza cerebral en el adulto que no existe en el cerebro de las aves. Estudiar cómo se desarrolla esta estructura en los embriones de mamíferos y aves nos ayuda a entender sus similitudes y diferencias.

Para entender las peripecias iniciales y los cambios morfológicos del cerebro como una consecuencia natural de un largo proceso evolutivo, estudiamos los genes expresados en el telencéfalo de embriones de ratón y de pollo (Figura 2) aplicando tecnologías genómicas de secuenciación masiva de última generación. Con ello, generamos una base de datos que después analizamos mediante el uso de diversas herramientas bioinformáticas con supercomputadoras de alto desempeño.

Lo que observamos de este estudio comparativo del cerebro de ratones y pollos es que la expresión de 3000 genes (Figura 1) es importante para el funcionamiento armónico de diferentes procesos celulares que permiten el desarrollo del telencéfalo, tan sincrónico y preciso como la interpretación de una sinfonía por los diferentes instrumentistas de una orquesta, que al tocar o percutir instrumentos de manera individual hacen vibran en alientos de metal o madera los diferentes tonos y colectivamente producen música.

A nivel molecular más preciso, observamos entre otras cosas que hay diferentes factores que están asociados a la cromatina, el complejo de ADN y proteínas que contiene los genes en la célula, que los activa o inhibe de manera particular en ratones y pollos. Con ello, estos factores, también llamados epigenéticos, regulan diferencialmente intrincadas vías de señalización o de diversos procesos biológicos importantes para el desarrollo del cerebro como la diferenciación o muerte de células neurales, migración, formación de axones, conectividad neuronal o formación de mielina. Es así como inicia la secuencia de una infinidad de eventos que culmina en que el telencéfalo de un ratón adulto sea diferente al de un pollo.

Nuestro cerebro homínido es también producto de un largo proceso evolutivo que parte desde los reptiles hasta llegar a los mamíferos. Como en el caso del ratón y el pollo, podremos entender mejor sus procesos ontogénicos si lo vemos y lo estudiamos como resultado de un proceso evolutivo complejo que vamos poco a poco desenmarañando al estudiar a otros animales con los que tenemos similitudes e importantes diferencias.

M. en C. Carlos Lozano-Flores

Dr. Vijaykumar Muley

Dr. Alfredo Varela-Echavarría

Instituto de Neurobiología

UNAM, Campus Juriquilla

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