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EvoluciA?n cerebro vertebrados

Escrito por Silvia Martin el 23 mayo, 2017 en Noticias
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Un estudio publicado en a�?PLOS Biologya�? ofrece informaciA?n que cambia sustancialmente la idea que se tenA�a sobre el proceso de formaciA?n del cerebro de los vertebrados y arroja luz sobre cA?mo podrA�a haber evolucionado. Los resultados revelan que la interpretaciA?n prevalente hasta el momento sobre cuA?les son las principales regiones formadas al inicio del desarrollo del cerebro de los vertebrados no serA�a adecuada. Esta investigaciA?n ha sido dirigida conjuntamente por los investigadores JosA� Luis Ferran y Luis Puelles, del Departamento de AnatomA�a Humana y PsicobiologA�a de la UMU; Manuel Irimia, del Centro de RegulaciA?n GenA?mica; y Jordi GarcA�a FernA?ndez, del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Barcelona (IBUB).

Para llevar a cabo la investigaciA?n se ha utilizado como modelo el cerebro de un organismo no vertebrado, el anfioxo que se sitA?a en una rama del A?rbol evolutivo muy prA?ximo al origen de los vertebrados y de aspecto parecido a un pez. Gracias a los datos obtenidos, los investigadores han realizado por primera vez un mapa detallado de las regiones en las que se divide el cerebro de esta especie, que vive en el fondo marino y tiene una vida muy simple. «Nos propusimos entender como era el cerebro del cefalocordado anfioxo. A�ste es un organismo no vertebrado muy simple, pero a su vez muy emparentado evolutivamente con nosotros, por lo que nos da pistas de cA?mo podrA�an haber sido nuestros ancestros. Por tanto, comparando los territorios que presenta el cerebro de los vertebrados modernos con el del anfioxo, analizamos quA� puede haber ocurrido para que se hayan multiplicado y cA?mo se haya formado una estructura tan compleja durante nuestra evoluciA?n», explica el profesor del Departamento de AnatomA�a Humana y PsicobiologA�a de la Universidad de Murcia (UMU) JosA� Luis FerrA?n, uno de los investigadores a cargo del trabajo.

Este trabajo demuestra que el cerebro de los vertebrados se habrA�a formado inicialmente a partir de dos regiones (anterior y posterior), y no de tres (un cerebro anterior, uno medio y uno posterior) como propone el modelo actual prosomA�rico. A�En esta investigaciA?n, la genoarquitectura es el eje de referencia experimental para determinar la regionalizaciA?n del tubo neural del anfioxo y compararlo con el sistema nervioso de vertebrados. Con esta visiA?n, se ha generado un mapa molecular de patrones de expresiA?n de genes en el anfioxo cuyos ortA?logos estarA�an implicados en vertebrados en el establecimiento y regionalizaciA?n del sistema nerviosoA� detalla la investigadora Beatriz Albuixech-Crespo (Dept GenA�tica, MicrobiologA�a y EstadA�stica UB e IBUB), primera firmante del estudio.

En los anfioxos no se ha detectado corteza cerebral ni una regiA?n exclusiva que dA� lugar a la formaciA?n del cerebro medio de los vertebrados. Sin embargo, se ha encontrado un territorio comA?n dentro del cerebro anterior, al que han denominado DiMes, del que derivarA�a tanto el cerebro medio como otras importantes estructuras del cerebro anterior clA?sico. «Fruto de la apariciA?n de centros de seA�alizaciA?n molecular que provocan la expansiA?n y particiA?n de la porciA?n DiMes habrA�an surgido evolutivamente las tres clA?sicas regiones cerebrales de los vertebrados (tA?lamo, pretectum y cerebro medio)», indica Manuel Irimia del Centro de RegulaciA?n GenA?mica de Barcelona (CRG) y uno de los investigadores responsables del trabajo, que explica que «si se elimina la funciA?n de estos centros de seA�alizaciA?n en vertebrados queda un A?nico territorio similar al observado en los anfioxos».

El estudio de la formaciA?n de estas tres importantes partes del cerebro, que sirven a los vertebrados para procesar informaciA?n visual, auditiva o propioceptiva (sobre laA�posiciA?nA�y elA�movimientoA�de las partes del cuerpo), es A?til para comprender cA?mo el cerebro se ha adaptado al ambiente y ha sido capaz de procesar la informaciA?n que le rodeaba. La idea de que estas regiones se formaron de modo independiente y que cada una de ellas ha dado lugar a otras regiones se ha demostrado errA?nea. «El cerebro no ha evolucionado de forma aislada, sino que lo ha hecho a causa de la interacciA?n de estos animales primitivos con el ambiente», aclara el profesor de la UMU. En resumen, ambos cerebros, el del anfioxo y el de los vertebrados, estA?n divididos en dos regiones principales: una anterior y una posterior. En el caso del anfioxo se observa que la regiA?n anterior se habrA�a partido en dos dominios, mientras que en los vertebrados estarA�a dividida en muchas mA?s porciones, incluyendo las tres regiones citadas que corresponderA�an conjuntamente a una de las partes del anfioxo.

Conocer la verdadera historia de la formaciA?n del cerebro y la composiciA?n de sus estructuras puede tener importantes repercusiones a largo plazo porque podrA�a «servir para explicar porque una regiA?n se ve alterada tanto es su composiciA?n como en su funciA?n. Por ejemplo, podrA�a ayudarnos a comprender mejor las enfermedades relacionadas con el cerebro y porque algunas regiones se ven afectadas conjuntamente y otras no», concluye el investigador del CRG. El cerebro de los humanos ha sufrido un proceso evolutivo que comenzA? a diseA�arse hace 500 millones de aA�os en los animales marinos que vivA�an inmersos en la arena y que dio origen al primer plan de construcciA?n de su sistema nervioso central. Este sistema se ha modificado progresivamente y es compartido por todos los vertebrados modernos.

El estudio de las redes de genes que han dado identidad a las distintas regiones del cerebro es clave para comprender como han evolucionado. Por eso, la genoarquitectura es una potente herramienta para detallar las regiones del sistema nervioso, las cA�lulas y sus estructuras, que permite determinar quA� genes estA?n activos en cada territorio o regiA?n durante el desarrollo y caracterizar los lA�mites entre ellos asA� como definir cuA?ntos componentes diferentes se originan a partir de cada regiA?n con gran precisiA?n. Por tanto, es A?til para ayudarnos a reconocer en detalle cA?mo el cerebro de un humano se parece al de otro vertebrado. 

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