BIG BRAINS ARE ALL IN THE GENES. (Comentado)

Scientists have moved a step closer to understanding genetic changes that permitted humans and other mammals to develop such big brains.

Gene and brain

During evolution, different mammal species have experienced variable degrees of expansion in brain size. An important goal of neurobiology is to understand the genetic changes underlying these extraordinary adaptations.

The process by which some species evolved larger brains – called encephalization – is not well understood by scientists. The puzzle is made more complex because evolving large brains comes at a very high cost.

Dr Humberto Gutierrez, from the School of Life Sciences, University of Lincoln, UK, led research which examined the genomes of 39 species of mammals with the aim of better understanding how brains became larger and more complex in mammals.

To do this, the scientists focussed on the size of gene families across these species. Gene families are groups of related genes which share similar characteristics, often linked with common or related biological functions. It is believed that large changes in the size of gene families can help to explain why related species evolved along different paths.

The researchers found a clear link between increased brain size and the expansion of gene families related to certain biological functions.

Dr Gutierrez said: “We found that brain size variations are associated with changes in gene number in a large proportion of families of closely related genes. These gene families are preferentially involved in cell communication and cell movement as well as immune functions and are prominently expressed in the human brain. Our results suggest that changes in gene family size may have contributed to the evolution of larger brains in mammals.”

Mammalian species in general tend to have large brains compared to their body size which represent an evolutionary costly adaptation as they require large amounts of energy to function.

Dr Gutierrez explained: “The brain is an extremely expensive organ consuming a large amount of energy in proportion to its volume, so large brains place severe metabolic demands on animals. Larger brains also demand higher parental investment. For example, humans require many years of nurturing and care before their brains are fully matured.”

Dr Gutierrez’s research concluded that variations in the size of gene families associated with encephalization provided an evolutionary support for the specific physiological demands associated with increased brain size in mammals.

The research paper ‘Increased brain size in mammals is associated with size variations in gene families with cell signalling, chemotaxis and immune-related functions’ is published in Proceedings of the Royal Society B at http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/281/1775/20132428.full.pdf+html?sid=5f8219d8-abff-4a29-914a-818d1d2f8239

Fonte: Lincoln of University

 

Comentários internos

Famílias de genes são grupos de genes relacionados responsáveis por produzir uma função biológica comum entre eles. Acredita- se que as grandes alterações no tamanho de famílias de genes pode ajudar a explicar por que as espécies relacionadas evoluíram ao longo para diferentes caminhos. As variações de tamanho do cérebro estão associados a mudanças no número de genes em uma grande proporção de famílias de genes estreitamente relacionadas. Estas famílias de genes estão preferencialmente envolvidas na comunicação e movimento celular, bem como as funções imunológicas e são proeminentemente expressas no cérebro humano. O estudo sugere então que as mudanças no tamanho da família gene podem ter contribuído para a evolução dos cérebros maiores em mamíferos.

Um animal que talvez fosse interessante estudar é o Tenrec. É o único animal que conhecemos que possui um sistema nervoso simples, com células pouco diferenciadas e camadas corticais pouco diferenciadas. O córtex dos terrencideos  é dividido em pequenas áreas. Apresentam um córtex somato-sensorial ligado a uma ou algumas áreas olfatórias e córtex visual primário e secundário. Sua arquitetura é simples quando comparada com o homem, por exemplo, que tem mais de 20 áreas do cérebro associadas de forma direta ou indireta ao processamento de estímulos visuais distribuídos em mais de 300 circuitarias diferentes. O importante é que o Tenrec apresenta um típico cérebro de mamíferos.

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Evolução, Sistema nervoso, Genes, Família de genes. 

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