“BIG BRAIN” O GENE QUE PERMITIU A EXPANSÃO EVOLUTIVA DO NEOCÓRTEX HUMANO.

Um único gene pode ter pavimentado o caminho para a ascensão da inteligência humana, aumentando drasticamente o número de células cerebrais encontradas em uma região-chave do cérebro.

Nova pesquisa sugere que um único gene pode ser responsável por um grande número de neurónios encontrados exclusivamente no cérebro humano. Quando este gene foi inserido no cérebro de um embrião de rato (mostrado aqui), que induziu a formação de muitos outros neurónios (manchado de vermelho). Os neurónios adicionais levaram à formação de convoluções característicos que o cérebro humano usa para embalar tecido cerebral tanto em um pequeno espaço (convoluções mostrado à direita). Crédito: Marta Florio e Wieland B. Huttner, Max Planck Institute de Biologia Celular Molecular e Genética

Uma nova pesquisa sugere que um único gene pode ser responsável por um grande número de neurônios encontrados exclusivamente no cérebro humano. Quando este gene foi inserido no cérebro de um embrião de rato (mostrado aqui), ele induziu a formação de muitos outros neurônios (manchado de vermelho). Os neurônios adicionais levaram à formação de convoluções características que o cérebro humano usa para embalar tecido cerebral tanto em um pequeno espaço (convoluções mostrado à direita).
Crédito: Marta Florio e Wieland B. Huttner, Max Planck Institute de Biologia Celular Molecular e Genética

Este gene parece ser exclusivamente humano: Pode ser encontrado em seres humanos modernos, Neandertais e outro ramo de humanos extintos chamado Denisovanos, mas não em chimpanzés.

Ao permitir que a região do cérebro chamada neocórtex contenha muito mais neurônios, o pequeno trecho de DNA pode ter lançado as bases para a expansão maciça do cérebro humano.

“É tão legal que um pequeno gene sozinho pode ser suficiente para afetar o fenótipo das células-tronco, que mais contribuíram para a expansão do neocortex”, disse o principal autor do estudo, Marta Florio, doutorando em biologia e genética molecular e celular no Instituto Max Planck de Biologia Celular Molecular e Genética em Dresden, Alemanha. Ainda assim, é provável que este gene seja apenas uma das muitas mudanças genéticas que tornam a cognição humana especial, disse Florio.

Um cérebro em expansão

A evolução dos primatas primitivos para os seres humanos, com língua e cultura complexa levou milhões de anos. Por volta de 3,8 milhões atrás, o Australopithecus afarensis, a espécie tipificada pelo icônico antepassado fóssil humano, Lucy, tinha um cérebro que era inferior a 30 centímetros cúbicos (500 centímetros cúbicos) de volume, ou cerca de um terço do tamanho do cérebro humano moderno. Por cerca de 1,8 milhões de anos atrás, o Homo erectus foi equipado com um cérebro que era aproximadamente duas vezes maior que a de Australopithecus. H. erectus também mostrou evidências de uso de ferramenta, fogo e dos grupos sociais mais complexos.

Uma vez que anatomicamente humanos modernos, e seus primos perdidos os Neandertais e Denisovanos, chegaram aos novos locais, o cérebro havia se expandido para cerca de 85 polegadas cúbicas (1,4 litros) em volume. A maior parte desse crescimento ocorreu em uma região do cérebro chamada neocórtex.

“O neocórtex é tão interessante porque nele esta a sede das habilidades cognitivas, o que, de certa forma, nos torna humanos – como língua e pensamento lógico”, disse Florio ao Live Science.

O neocórtex é tão grande porque está recheado de neurônios, as células cerebrais. Mas o que as mudanças genéticas inauguraram esta explosão de neurônios?

Gene individual

Para entender essa questão, Florio, junto com seu orientador de tese, Dr. Wieland Huttner, neurobiólogo também do Instituto Max Planck, foram estudar um tipo de célula progenitora neural, uma célula-tronco que divide e, em seguida, desenvolve as células do cérebro durante o desenvolvimento embrionário. Em camundongos, estas células se dividem uma vez e, em seguida, formam os neurônios. Mas em humanos, esses mesmos tipos de células se dividem muitas vezes antes de formar um grande número de neurônios.

Florio isolou este grupo de células e, em seguida, analisaram os genes que foram ativados em ambos, ratos e seres humanos, em um estágio específico de desenvolvimento do cérebro. (Os pesquisadores analisaram este processo em ambas as 13 semanas de gestação humanos fetos cujos tecido haviam sido doados por mulheres após abortos e em ratos aos 14 dias de gestação).

Os pesquisadores descobriram que um determinado gene, chamado ARHGAP11B, foi ligado e altamente ativado nas células progenitoras neurais humanas, mas não estava presente em todas as células do camundongo. Esse pequeno trecho de DNA, de apenas 804 letras, ou bases, por muito tempo, foi parte de um gene muito mais antigo, mas de alguma forma este fragmento foi duplicado e inserido no genoma humano.

Em seguida, a equipe inseriu (ligado) este trecho de DNA no cérebro de camundongos. Embora os ratos têm normalmente um minúsculo neocortex, os camundongos com a inserção do gene cresceram ao que parecia ser neocórtices maiores; estas regiões do cérebro continham grande quantidade de neurônios e alguns até começaram a se formar as dobras características, ou circunvoluções, encontradas no cérebro humano, uma geometria que reúne uma grande quantidade de tecido cerebral densa em uma pequena quantidade de espaço. (Os pesquisadores não verificaram se os ratos realmente ficaram mais inteligentes, no entanto, que é uma via potencial de pesquisas futuras, disse Florio).

Gene original

Com base no trabalho passado por Evan Eichler e seus colegas da Universidade de Washington, a equipe também analisou os genomas de diversas outras espécies, e confirmou que os Neandertais e os Denisovanos tinham esse gene, mas chimpanzés e ratos não.

Isso sugere que o gene surgiu logo depois que os humanos se separaram dos chimpanzés, e que abriu o caminho para a rápida expansão do cérebro humano.

Ainda assim, é pouco provável para explicar completamente a esperteza humana nessa mudança genética, disse Huttner. Os seres humanos e neandertais tinham cérebros grandes, mas a inteligência exclusivo dos seres humanos pode ter mais a ver com a forma como as células do cérebro formar e podam as redes neurais ao longo do tempo, disse ele.

Embora o gene crie muito mais neurônios para trabalhar, “como aqueles fios neurônios até nos permitem voar para a lua, mas não o Neandertal, que é mais provável que seja uma função de genes expressos no neurônios”, ao contrário de genes que expressam em células progenitoras, Huttner disse Live Science. O gene foi descrito 26 de fevereiro na revista Science.

Fonte: Scientific American

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