Miramos el cerebro y vemos un único órgano. Durante buena parte de la biología del desarrollo también se asumió que, por complejas que terminaran siendo sus regiones, todas arrancaban de un mismo punto: una población inicial de células progenitoras que posteriormente se especializaba.
Un trabajo dirigido por Stanford Medicine acaba de encontrar algo muy diferente. El cerebro anterior y medio, por un lado, y el cerebro posterior, por otro, parecen comenzar sus vidas a partir de dos poblaciones celulares distintas que aparecen en paralelo durante la gastrulación, una de las primeras etapas del desarrollo embrionario.
Los propios investigadores llegan a describir el cerebro como un “órgano compuesto” formado a partir de dos progenitores restringidos a linajes diferentes. Stanford ha ido incluso más lejos en su comunicación del hallazgo y plantea que, desde el punto de vista de su origen, puede entenderse como dos antiguos sistemas nerviosos reunidos dentro de un mismo órgano.
Dos células empiezan a construir el cerebro por caminos separados
Rayyan Jokhai, Carolyn Dundes y el equipo de Kyle Loh estudiaron embriones de ratón durante la gastrulación para seguir el destino de sus células. Encontraron dos poblaciones que aparecen prácticamente al mismo tiempo.
Una expresa el gen Otx2 y termina originando el prosencéfalo y el mesencéfalo (las regiones anterior y media). La otra expresa Gbx2 y está destinada al rombencéfalo, la región posterior que dará lugar a estructuras esenciales relacionadas con la respiración, el ritmo cardíaco, el sueño, la deglución y otras funciones automáticas.
Lo particularmente llamativo es que las dos poblaciones no aparecen como ramas posteriores de una misma progenitora cerebral. Los experimentos de seguimiento de linaje muestran que son excluyentes desde etapas muy tempranas.
Cuando los científicos estudiaron la cromatina (la forma en la que el ADN está empaquetado y qué partes quedan disponibles para ser utilizadas), encontraron además configuraciones diferentes en ambos grupos. En otras palabras, antes incluso de que exista un cerebro reconocible, las células ya llevan instrucciones distintas sobre qué región pueden construir.
Nature señaló que el resultado cuestiona precisamente la imagen tradicional de un único tipo de célula inicial que posteriormente genera todas las regiones del cerebro.
Ese detalle podría explicar un problema que llevaba décadas frustrando a los científicos
El descubrimiento no es únicamente una curiosidad sobre cómo se forma nuestro cerebro. Durante años, los investigadores habían conseguido producir numerosos tipos de neuronas a partir de células madre humanas, pero generar determinadas neuronas motoras del rombencéfalo era especialmente complicado. El nuevo trabajo propone una explicación: muchos intentos comenzaban desde progenitores con identidad anterior y trataban de empujarlos posteriormente hacia una identidad posterior.
El problema es que esas células quizá ya habían tomado un camino del que no podían regresar. Al reproducir desde el principio la ruta correspondiente al progenitor posterior, el equipo consiguió transformar células madre pluripotentes humanas en neuronas motoras del rombencéfalo. Las células generadas dispararon potenciales de acción y expresaron marcadores propios de regiones que controlan músculos relacionados, entre otras cosas, con la cara y la deglución.
Eso proporciona nuevos modelos para estudiar enfermedades en las que estas neuronas resultan afectadas, como la atrofia muscular espinal (SMA) y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), sin necesidad de obtener tejido del tronco encefálico de pacientes vivos.
La separación podría tener más de 500 millones de años
El equipo buscó después señales de esa división mucho más atrás en la evolución. Encontró patrones compatibles en peces cebra, pollos y gusanos bellota, cuyos linajes se separaron del nuestro hace más de 500 millones de años. Los investigadores también señalan que las medusas (mucho más alejadas evolutivamente) poseen sistemas nerviosos separados en extremos diferentes de su cuerpo.
Eso lleva a una posibilidad fascinante, aunque todavía interpretativa: la evolución podría no haber construido nuestro cerebro a partir de una única estructura que fue complicándose progresivamente. Podría haber juntado espacialmente dos sistemas nerviosos antiguos que ya seguían caminos diferentes.
Por fuera acabaron pareciendo un único cerebro. En las primeras horas de su construcción, sin embargo, siguen comportándose como dos historias que empiezan por separado.
