¿Qué tienen en común los humanos con los ratones, las gallinas, los peces cebra y los gusanos bellota que excavan túneles en los sedimentos oceánicos?

En todos ellos, el cerebro —o su equivalente evolutivo— se forma a partir de dos poblaciones celulares distintas que se separan al inicio del desarrollo . Durante mucho tiempo, los neurocientíficos consideraron el cerebro humano como un único órgano derivado de un único grupo de precursores. Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que se asemeja más a un tejido compuesto, ya que el prosencéfalo y el rombencéfalo nunca fueron exactamente el mismo tejido.

Los investigadores Rayyan Jokhai y Carolyn Dundes, de la Universidad de Stanford, descubrieron cómo ocurre esto en los ratones. En un embrión de ratón, las células que eventualmente formarán el cerebro comienzan siendo pluripotentes , capaces de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Sin embargo, no permanecen así por mucho tiempo. En cuestión de días, durante un proceso de reorganización llamado gastrulación, esa flexibilidad se reduce. Las células se dividen en dos grupos separados: uno destinado al prosencéfalo y el otro al rombencéfalo. Lo que los divide es la cromatina, el conjunto de ADN y proteínas que determina qué genes puede activar una célula.

“Postulamos que el cerebro es un órgano compuesto que emana de dos progenitores con linajes restringidos; estos progenitores duales pueden haberse conservado evolutivamente a lo largo de 550 millones de años, desde los hemicordados hasta los mamíferos”, afirmaron Jokhai y Dundes en un estudio publicado recientemente en Nature Neuroscience .

La división ocurre durante la gastrulación , la transformación inicial en la que una sola capa de células epiteliales se reorganiza en un embrión estratificado compuesto por ectodermo, mesodermo y endodermo, las tres capas germinales que dan origen a los tejidos del cuerpo. El ectodermo es el que da lugar a la piel y al sistema nervioso, y dentro de él se encuentra el ectodermo neural, el tejido reservado para el cerebro y la médula espinal.

Los embriólogos sabían desde hace tiempo que este tejido se presenta en dos tipos: anterior y posterior. Lo que desconocían era la profundidad de la diferencia. Las células parecían idénticas, por lo que se creía que ambos dominios correspondían a áreas distintas de un mismo órgano en desarrollo. El equipo de Stanford descubrió lo contrario. La cromatina en cada dominio —el empaquetamiento de ADN y proteínas que determina qué genes son accesibles— ya está configurada para dejar abierta una única vía. Las células anteriores pueden formar el prosencéfalo, mientras que las posteriores pueden formar el rombencéfalo. Sin embargo, hasta ahora, la similitud era superficial.

La cuestión había sido difícil de resolver, ya que nadie había logrado cultivar las células en cuestión. En particular, los progenitores del rombencéfalo nunca se habían producido en un laboratorio. Sin embargo, Dundes, Jokhai y el autor principal, Kyle Loh, lo consiguieron, obteniendo ambas poblaciones por separado y demostrando que cada una activa su propio factor de transcripción , una proteína que se une a segmentos específicos de ADN y activa o desactiva otros genes.

Las células epiteliales que dan origen al ectodermo neural anterior expresan el gen Otx2 , que codifica un factor de transcripción. Estas células epiteliales forman el prosencéfalo y el mesencéfalo, regiones que nos permiten realizar funciones superiores como pensar, aprender, razonar de forma abstracta, recordar, regular las emociones y procesar los sentidos. Hasta ahora, nunca se habían cultivado células del rombencéfalo en un laboratorio. Las células que dan origen al ectodermo neural posterior expresan un gen diferente, Gbx2 , cuyo factor de transcripción actúa sobre secuencias de ADN distintas. Estas células forman el rombencéfalo, que regula funciones vitales como la respiración, la frecuencia cardíaca, la presión arterial, el sueño y la consciencia, el estado de vigilia fundamental del que dependen todas las demás funciones.

Este patrón se remonta a mucho antes de los vertebrados . Los gusanos bellota, que compartieron un ancestro con nosotros hace unos 550 millones de años, organizan su tejido neural en dominios anterior y posterior de la misma manera, lo que llevó a los autores a denominar esta disposición como «conservada evolutivamente». Incluso las medusas, que se separaron de nuestro linaje hace entre 600 y 700 millones de años y nunca desarrollaron cerebro, concentran su tejido nervioso en extremos opuestos del cuerpo. En los animales con cabeza, ambos dominios terminaron comprimiéndose en el mismo espacio reducido, lo que podría explicar por qué esta división pasó desapercibida durante tanto tiempo.

La creación de células progenitoras del rombencéfalo en el laboratorio podría conducir a nuevos tratamientos para enfermedades actualmente incurables como la atrofia muscular espinal (AME) y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig), ya que las neuronas motoras que destruyen estas enfermedades descienden del linaje posterior. El rombencéfalo es también donde la semaglutida y otros fármacos GLP-1 relacionados actúan sobre el apetito, por lo que cultivar células progenitoras del rombencéfalo en el laboratorio podría facilitar la búsqueda de nuevas formulaciones de estos medicamentos.

“Durante la gastrulación, se desarrollan poblaciones separadas de ectodermo anterior y posterior en especies deuterostomadas tan diversas como el gusano bellota, el pez cebra, el pollo, el ratón y los primates”, afirmaron los investigadores . “Concluimos que la noción emergente de dos progenitores cerebrales paralelos tiene diversas ramificaciones para el desarrollo, la diferenciación y la evolución”.

https://www.popularmechanics.com/science/a73863622/brain-is-two-organs/