Comparando las secuencias genéticas de distintas especies de primates, incluidos los humanos, con mamíferos no primates, los científicos han encontrado evidencias de que la presión de la selección natural aceleró cambios en este gen, particularmente en la línea de primates liderada por los humanos, para desarrollar la corteza cerebral.

Los investigadores, dirigidos por el científico Bruce Lahn, del HHMI, han mostrado estos resultados en un artículo publicado el 13 de enero en la revista Human Molecular Genetics. Patrick Evans y Jeffrey Anderson del laboratorio de Lahn, son los coautores del artículo.

«Durante mucho tiempo, se ha estudiado la evolución del cerebro, pero tradicionalmente las investigaciones se han enfocado a la anatomía comparativa y la fisiología de la evolución cerebral», dijo Lahn. «Yo me aventuraría, en todo caso, a decir que no ha habido ninguna evidencia convincente, hasta ahora, de un gen cuyos cambios hayan influido en la evolución del cerebro».

En este estudio, los investigadores enfocaron su trabajo en un gen llamado Microcefalia Asociada de Tipo Huso Anormal (ASPM, por sus siglas en inglés). Este gen, según aclara Arcadi Navarro, investigador y profesor de biología evolutiva del departamento CEXS de la Universidad Pompeu Fabra, se encuentra ubicado en el cromosoma 1, base 31, brazo P, y «cuando muta, genera problemas de desarrollo» como la microcefalia humana, una severa reducción del tamaño de la corteza cerebral, la parte del cerebro responsable de la planificación, el razonamiento abstracto y otras funciones cerebrales complejas.

La relación de este gen con la microcefalia fue descrita por el investigador del HHMI Christopher A. Walsh y sus colegas en el Centro Médico Beth Israel Deaconess, y sería lo que movió a Lahn a emprender el estudio de la evolución del gen ASPM, tal y como lo hizo Jianzhi Zhang, investigador de la universidad de Chicago, que ha mostrado resultados similares y complementarios.

Hace un par de semanas, en la revista Genetics de diciembre del 2003, J. Zhang publicó el artículo «Evolución del gen humano ASPM, el mayor determinante del tamaño del cerebro», en la misma línea que el trabajo de Lahn.

Para Navarro, el trabajo de Zhang, además de tener el valor de haber sido publicado anteriormente, «estudia algunos primates y muchos otros organismos, más alejados de los primates», pero por otro lado, «la ventaja del trabajo (de Lahn) es que se hace un estudio muy detallado de todos los primates del linaje humano, incluyendo chimpancés, gorilas, etc.», dice el investigador de la UPF.

Lahn y sus colegas compararon la secuencia del gen ASPM humano con el de otras seis especies de primates que se muestran genéticamente como representantes clave en la jerarquía evolucionista liderada por el Homo sapiens. Estas especies fueron el chimpancé, el gorila, el orangután, el mono gibón, el macaco y  el mono lechuza.

«Escogimos estas especies porque están, progresivamente, más relacionadas con los humanos», dijo Lahn. Junto a sus colegas, encontraron que el gen ASPM mostraba claras evidencias de cambios acelerados por presión evolutiva en el linaje de los humanos, y la aceleración se observa más prominente en la evolución humana después de que nos separáramos de los chimpancés.

«En nuestro trabajo hemos visto que la evolución de un gran número de genes, en un amplio número de casos, presenta pequeños signos de cambios adaptativos», dijo Lahn. «Por ello, estaba completamente sorprendido de ver que este gen muestra signos fuertes y claros de evolución adaptativa, más que muchos de los genes que hemos estudiado».

Por el contrario, los análisis de los investigadores del gen ASPM en los monos más primitivos y en vacas, ovejas, gatos, perros y ratones no muestran un cambio evolutivo acelerado. La aceleración evolutiva del ASPM específicamente en el linaje de primates del que provienen los humanos es los que convierte en especial a este gen.

Para Navarro, este descubrimiento es de gran importancia, pero no necesariamente determinante, ya que «todavía no conocemos las funciones exactas del gen». Según Navarro, «puede ser que la proteína del ASPM sea muy necesaria en otros procesos y que, por tanto, cuando ésta falla, se produzca un tamaño craneal no estándar para el ser humano. Quizá no sea la pieza más importante del puzzle, y esto no lo sabremos hasta que otros estudios complementen esta investigación, tanto desde el punto de vista evolutivo como de la embriología y la biología del desarrollo asociada al tamaño craneal».

Según Lahn, los próximos pasos de sus investigaciones estarán encaminados a comprender cómo funciona este gen en el cerebro. Los estudios de Walsh insinúan que la proteína producida por este gen debería regular el número de neuronas generadas por división celular en la corteza cerebral.

Lo que sí está claro es que alguna ruta metabólica o algún proceso de desarrollo en los que este gen participa son importante y, por tanto, «lo que tenemos ahora es una punta del hilo que hay que ir tirando. Estamos mucho mejor que antes, cuando no sabíamos ni por dónde empezar», agregó Navarro.

Más información en Biomedia:
Dossier: Biología del Desarrollo
Dossier: Evolución

Más información en la red:
Instituto Médico Howard Hughes
Evans P, Anderson J, Vallender E, Gilbert S, Malcom C, Dorus S, Lahn B.Evans et al.: «Evolution of the Human ASPM Gene, a Major Determinant of Brain Size», Hum. Mol. Genet 2004; 0: 551-0.
Zhang J.: «Evolution of the Human ASPM Gene, a Major Determinant of Brain Size», Genetics 2003;165 (4): 2063-70.

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