Aisló ADN de momias egipcias. Descubrió a los denisovanos, una especie extinta del hombre antiguo, secuenciando el ADN de un pequeño trozo de hueso. Dirigió un gran estudio para reconstruir el genoma neandertal y encontró rastros de sus genes que todavía acechan en algunos de nosotros hoy. Ahora, el genetista sueco Dr. Svante Paabo quiere poner patas arriba la paleontología una vez más, esta vez planea cultivar células madre neandertales en pequeños organoides cerebrales en un tubo de ensayo.
No planea restaurar completamente el cerebro neandertal en una tina; más bien, quiere usar la edición de genes para dar a las células madre humanas varias variantes de genes que se encuentran en los neandertales. Estas células madre editadas se colocan luego en pequeñas células cerebrales que imitan el desarrollo del cerebro fetal, con sus propios vasos sanguíneos, redes neuronales y sinapsis funcionales.
Al comparar el crecimiento de mini-cerebros no analizados con el de un humano, Paabo espera resaltar los factores genéticos que nos hacen tan especiales.
“Los neandertales eran inteligentes como otros mamíferos. No salieron al océano a menos que vieran la otra orilla”, dice Paabo. "Pero para mí, la pregunta más importante en la historia de la humanidad es: ¿por qué nos hemos vuelto tan desesperados?"
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Revolución del ADN
Los paleontólogos se han preguntado durante mucho tiempo cómo la evolución ha cegado nuestros asombrosos cerebros. Al comparar nuestra genética con la de nuestros primos simios más cercanos, los genetistas han aislado minuciosamente un puñado de genes críticamente diferentes. Por ejemplo, pequeñas mutaciones en FOXP2 parecen ser la base de nuestra capacidad para formar fonemas y palabras complejos. Algunos incluso creen que FOXP2 es un beneficio biológico clave que nos brinda nuestro rico lenguaje.
Desafortunadamente, la comparación de genomas solo puede revelar genes que difieren entre humanos y simios, pero no se sabe cómo estos genes moldearon el desarrollo de nuestro cerebro.
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“En el pasado, nos limitábamos a analizar los datos de secuenciación y catalogar las diferencias en otros primates”, lamenta el neurogenetista Simon Fischer, que dirige el Instituto Max Planck de Psicolingüística en Nijmegen, Países Bajos. "Nos decepcionó un poco después de trabajar con instrumentos tradicionales durante tantos años".
Ahora, gracias a la increíble tecnología del ADN, todo está a punto de cambiar.
Hace unos treinta años, Paabo comenzó a considerar seriamente una idea radical: ¿se puede extraer ADN de tejido muerto? Aunque el ADN es relativamente estable en comparación con otras biomoléculas como las proteínas, comienza a descomponerse rápidamente después de la muerte. La famosa doble hélice, cuidadosamente enrollada por la naturaleza en estructuras compactas, se rompe en fragmentos cada vez más cortos con el tiempo. Volver a colocar estos fragmentos en estructuras coherentes está resultando extremadamente difícil, pero en 1985, utilizando los restos de una momia de 2.400 años, Paabo demostró de manera convincente que esto se podía hacer.
Este descubrimiento abrió las puertas de la paleontología. Los científicos ya no están atados por el ADN tradicional de las especies vivas modernas; ahora tienen una poderosa herramienta para retroceder en el tiempo y explorar el ADN perdido en la historia.
Cegado por este éxito inicial, Paabo recurrió a los neandertales, una misteriosa rama de los humanos que se extinguió hace más de 30.000 años. En 2016, publicó el primer genoma completo de neandertal, sorprendiendo a los científicos y al público con un resultado intrigante: entre el 1 y el 6 por ciento de los genes de neandertal estaban presentes en personas de Europa, Oriente Medio y el Lejano Oriente. En otras palabras, en algún momento de la historia antigua, nuestros antepasados bailaron tango horizontal con sus primos neandertales, y somos un legado directo de estos bailes.
“Los neandertales han dejado una marca en el ADN de las personas que viven hoy. Esta muy padre. Los neandertales no estaban completamente extintos”, dijo Paabo en ese momento.
Su descubrimiento llevó a una pregunta más amplia: ¿En qué medida están relacionados los neandertales con nosotros? Al igual que los humanos modernos, estos homínidos de mandíbula ancha con una ceja prominente vivían en cuevas y pintaban en las paredes, creaban sombreros y decoraban sus cuerpos con flores mucho antes de que los humanos modernos pusieran un pie en Europa. Sin embargo, se extinguieron y las personas alcanzaron los mil millones y se dispersaron por todo el mundo.
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Al comparar nuestros genomas, el equipo de Paabo identificó varias regiones que contienen variaciones de ADN, cambios que podrían ayudar a los humanos a adaptarse. Entre ellos se encuentran las regiones genómicas que juegan un papel en el desarrollo cognitivo.
Si bien nuestros destinos tremendamente diferentes pueden no estar completamente relacionados con las diferencias en la cognición, Paabo cree que este es un buen lugar para comenzar. Y gracias a los orgánulos del cerebro, ahora puede probar su idea.
Bolas de cerebro
Los organoides cerebrales se denominan de manera diferente: esferas cerebrales, mini-cerebros, orgánulos cerebrales. Inventado por primera vez en 2013, estas bolas extrañas o gotas cerebrales se ven bastante espeluznantes. Pero debido a que su crecimiento refleja el desarrollo del cerebro embrionario humano, estas bolas se convirtieron rápidamente en el juguete favorito de los neurocientíficos.
Hay muchas recetas diferentes para hacer orgánulos cerebrales, pero generalmente están hechos de células madre humanas. Bajo una estrecha supervisión, las células se desarrollan lentamente en pedazos deformados de tejido cerebral utilizando una sopa química. Similar al cerebro humano real, la mayoría de las gotas contienen una estructura similar a la corteza cerebral, la capa externa arrugada del cerebro que organiza funciones cognitivas de nivel superior como la atención, el lenguaje y el pensamiento.
Después de una cantidad de tiempo suficiente, las neuronas dentro de las bolas cerebrales se llenan de actividad eléctrica y se conectan a las redes neuronales, con algunas conexiones que se extienden por todo el organoide. Estas gotas cerebrales no son "mini cerebros" en el sentido de que pueden pensar o sentir, no. Pero un análisis cuidadoso de su composición celular y expresión genética reveló un conjunto de tipos neuronales funcionales, cuyo trabajo combinado se asemeja al cerebro de un embrión del segundo trimestre.
En otras palabras, las bolas cerebrales son candidatas ideales para estudiar el desarrollo cerebral. Desde sus inicios, se han utilizado para imitar el autismo, la esquizofrenia y estudiar los efectos del virus Zika en el cerebro fetal.
Y ahora, gracias a Paabo, encontrarán aplicaciones en paleontología.
Renacimiento de los neandertales
Para restaurar todo el genoma del neandertal, los científicos tendrían que cambiar un millón de genes. Este ambicioso objetivo actualmente no es posible ni siquiera con sofisticadas herramientas de edición del genoma como CRISPR.
En lugar de editar aproximadamente todas las variantes neandertales en células madre humanas, Paabo adopta un enfoque más sutil: introduce solo tres genes clave que difieren entre humanos y neandertales, y luego rastrea los efectos de esos genes en el desarrollo del cerebro.
Este es un método probado.
Hace varios años, en colaboración con Wieland Hattner, neurocientífico del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética, el equipo cultivó orgánulos cerebrales utilizando leucocitos de humanos y otros primates. Las gotas cerebrales han evolucionado durante varias semanas, lo que permite a los científicos comparar y contrastar cómo el crecimiento celular difiere entre especies. Utilizando microscopía en vivo, los científicos han descubierto que las células humanas se vuelven una vez y media más largas que los monos para alinear sus cromosomas antes de dividirse en células hijas. Y este alargamiento de alguna manera ayuda a los humanos a generar muchas más células madre neurales que nuestros parientes primates más cercanos.
Paabo espera encontrar más de estas sorprendentes diferencias en los mini cerebros neandertales, ya que podrían explicar por qué los humanos modernos han conquistado como especie.
"El mejor resultado sería que los cambios genéticos conduzcan a un crecimiento neuronal más prolongado o ramificado", dice. "Se podría decir que esta es la base biológica de por qué nuestros cerebros funcionan de manera diferente".
Después de todo, este es solo el comienzo del estudio de la singularidad humana, que solo ahora es posible.
Ilya Khel
