La genética desvela sutiles diferencias entre el cerebro humano y el chimpancé

Hace más de 100 años, Santiago Ramón y Cajal se rebeló contra una idea que consideraba falsa y humillante. Grandes expertos de su época sostenían que el cerebro humano era esencialmente igual que el de un ratón, un perro o un primate. Estaba hecho con las mismas piezas básicas, pero era tres veces más grande que cualquier otro primate. Cajal en cambio pensaba que las personas tienen neuronas diferentes y que en ellas reside el gran secreto de la mente humana.

Cien años después, el debate sigue totalmente vigente, como demuestran los resultados del mayor estudio genético que ha comparado el encéfalo de humanos y primates. Por primera vez se ha analizado la actividad genética en 16 zonas diferentes del cerebro de seis humanos, cinco chimpancés y otros tantos macacos. Reunir las muestras ha llevado 10 años y analizarlas e interpretarlas, otros cinco. Lo primero que muestran los resultados, publicados hoy en Science, es que predomina la similitud a nivel molecular entre las tres especies y en todas las áreas analizadas. Lo segundo, es que las diferencias aparecen justo donde no se esperaba encontrarlas.

“Todos apostábamos por ver más diferencias en la corteza prefrontal, donde reside el pensamiento complejo”, explica Tomás Marqués-Bonet, genetista del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona y coautor del estudio. La acción de los genes en esta zona resulta muy similar en los tres primates. En cambio, el área con una actividad más característicamente humana es el cuerpo estriado, una zona mucho más profunda relacionada con el movimiento y la coordinación corporal. Aquí los humanos se diferencian por una actividad superior de las neuronas inhibidoras y la expresión superior de dos genes relacionados con la producción de dopamina, un neurotransmisor esencial cuya pérdida provoca párkinson.

También aparecen divergencias en el cerebelo —una de las zonas más primitivas del cerebro— en la expresión del gen ZP2, otra sorpresa, pues está relacionado con las probabilidades de que los espermatozoides fecunden el óvulo. Dentro de la corteza prefrontal humana, está más activo el gen MET, relacionado con el autismo.

Todos apostábamos por ver más diferencias en la corteza prefrontal, donde reside el pensamiento complejo"

Por ahora, los autores del estudio, coordinado por el equipo de Nenad Sestan, en la Universidad de Yale (EE UU), no tienen ni idea de qué significan estas diferencias. “Nuestros datos sugieren que hay numerosas diferencias en la expresión genética en todas las partes del cerebro entre humanos y chimpancés”, explica Sestan. “Alguna de estas diferencias son sutiles, algo más de expresión de un gen aquí, algo menos allá”, pero “hasta estas pequeñas diferencias pueden tener importantes consecuencias funcionales”, señala. Los investigadores han creado el mapa más completo de la expresión génica en el cerebro de humano y primates y piensan que estudiarlo en detalle llevará años a su equipo y a muchos otros.

Esta acumulación de datos aún por interpretar empieza a ser típica de este complejo campo de investigación, señala Emiliano Bruner, investigador del Centro Nacional de Investigación sobre Evolución Humana (CENIEH). “Llevamos dos siglos diseccionando cada milímetro del cerebro, pero al final no sabemos qué significan las diferencias”, explica. “De hecho muchos investigadores confunden aún el cerebro como órgano con el proceso cognitivo que llamamos pensamiento”, resalta. Bruner ha estudiado el precúneo, una zona de la corteza parietal que es extraordinariamente grande en humanos actuales comparados con otros homínidos, incluidos los neandertales. Esta zona “es la base de la imaginación y de la simulación. Pensamos utilizando nuestro cuerpo como referencia y como unidad de medida, y allí es donde se activa el precúneo”, explica. “Es interesante que también el trabajo que se publica hoy encuentre una señal distintiva en el cuerpo estriado, involucrado en la gestión del propio cuerpo. Pero es un resultado preliminar”, advierte.

Uno de los grandes retos desde que Cajal empezó a lidiar con este problema es qué modelos animales usar. Los ratones son muy diferentes de los humanos. Mientras que muchos equipos han logrado revertir el alzhéimer en roedores usando moléculas experimentales, estas no funcionan en el encéfalo humano. Los chimpancés son nuestros parientes evolutivos vivos más cercanos, pero nos separan cinco millones de años de evolución, con lo que es muy difícil saber si las diferencias que se encuentran estaban también en nuestro ancestro común o han aparecido después. "El cerebro humano es tan único como el de un ratón o una jirafa, es posible que la genética sea muy similar, pero los cambios en sinapsis [conexiones entre neuronas] es enorme. Por estas cuestiones se sigue manteniendo el debate de si es el tamaño o la conexión y el tipo de células lo que explican sus capacidades", resume Javier de Felipe, neurocientífico del CSIC.

Rafael Yuste, neurobiólogo de la Universidad de Columbia e ideólogo de Brain, uno de los mayores proyectos de investigación del cerebro humano, recuerda otro ejemplo. “Un estudiante de Cajal, Rafael Lorente de No, estudió el cerebro de ratones y descubrió en 1922 tantos tipos de célula como había descrito Cajal en los humanos, argumentando que la diferencias intelectuales entre humanos y otras especies es debida al tamaño del cerebro, no a su composición”, explica Rafael Yuste, neurobiólogo de la Universidad de Columbia e ideólogo de Brain, uno de los mayores proyectos de investigación del cerebro humano. Lorente y Cajal discutieron toda la vida sobre este tema, y parece que el primero se fue acercando a las posiciones cajalianas, pero “hoy en día, cien años más tarde, el debate todavía sigue abierto”, señala Yuste. En este tiempo “hemos aprendido muchísimo sobre los niveles moleculares y celulares del cerebro, pero desconocemos todavía mucho sobre la estructura y función de los circuitos cerebrales, que son las selvas impenetrables donde muchos investigadores se han perdido", como decía Cajal.