El cerebro humano es el resultado de un hecho evolutivo excepcional

os genes que controlan el tamaño y la complejidad del cerebro evolucionaron mucho más rápido en los humanos que en otros primates e incluso que en los mamíferos, según un estudio realizado por un equipo del Howard Hughes Medical Institute que publica la revista Cell. The Guardian le ha dedicado un interesante reportaje al descubrimiento.

Tal como se explica en un comunicado de dicho Instituto, la complejidad y el tamaño cerebral desempeñaron un papel importante en la evolución humana, ya que los individuos que tuvieran esos rasgos tendrían más oportunidades de supervivencia.

Las mutaciones genéticas que originaron las características cerebrales humanas se difundieron entre la población y se produjo así una aceleración de la evolución de la que se beneficiaron los seres humanos, según concluye la investigación del Instituto Médico Howard Hughes.

Los humanos tienen cerebros extraordinariamente grandes y complejos. El cerebro humano es varias veces mayor que el del macaco, incluso en proporción al tamaño corporal, y es mucho más complicado en términos de estructura, según los autores de este estudio.

Genes más rápidos

Bruce Lahn y sus colegas estudiaron 214 genes relacionados con el desarrollo del cerebro y sus funciones centrándose en cuatro especies: humanos, macacos, ratas y ratones. Todas ellas tuvieron un ancestro común hace unos 80 millones de años y las dos primeras, hace entre 20 y 25 millones de años. En el estudio, los científicos contaron el número de mutaciones en la secuencia de ADN y lo relacionaron con el tiempo en que se han producido esos cambios, obteniendo así una tasa de evolución de cada gen.

De esta forma descubrieron que los genes relacionados con el cerebro evolucionaron mucho más deprisa en humanos que en macacos y que en ratas y ratones. La selección de una mayor inteligencia y por tanto de cerebros más grandes y complejos ha sido por tanto mucho más intensa en la evolución humana que en la evolución de otros mamíferos, señala el estudio.

En un paso más de su experimento, los científicos clasificaron los genes estudiados en dos grupos: los relacionados con el desarrollo cerebral durante la fase embrionaria y los que regulan funciones del cerebro necesarias para que las neuronas vivan y funcionen. Los del primer grupo muestran ritmos de cambio muy superiores a los del segundo, tal y como cabría esperar si la selección efectivamente provocó cambios drásticos en el tamaño y la organización cerebral.

Otro descubrimiento de este trabajo es que un número relativamente grande de genes ha contribuido a la evolución del cerebro humano. Hasta ahora se discutía si en la evolución cerebral habían intervenido pocas mutaciones en unos pocos genes, muchas mutaciones en pocos genes o muchas mutaciones en muchos genes. El estudio del Howard Hughes Medical Institute es concluyente al respecto: en la evolución del cerebro humano probablemente están implicadas cientos, si no miles, de mutaciones en tal vez cientos o miles de genes, e incluso esta es una estimación conservadora.

Análisis informático

El trabajo analiza los niveles de evolución de los genes que codifican proteínas del sistema nervioso en determinadas especies, como los macacos, chimpancés, humanos, ratas y ratones. A través de análisis informático, los investigadores identificaron 214 secuencias de genes ortólogos, es decir, originarios de un mismo gen ancestro y que codifican funciones similares en especies diferentes.

A continuación determinaron las velocidades de evolución de estos genes midiendo la relación existente entre el número de sustituciones genéticas no sinónimas (que son las se traducen al nivel de secuencias de proteínas) y sinónimas (que son las que no modifican la secuencia de las proteínas).

Los resultados revelaron una relación más importante en el ancestro del hombre que en el del macaco, a partir de la separación evolutiva sufrida hace 20 millones de años. La relación se acrecienta en el momento de la separación evolutiva entre el hombre y el chimpancé.

Salto súbito

Para los artífices de la investigación, estos resultados contradicen la hipótesis según la cual las diferencias cerebrales entre el chimpancé y el hombre son el resultado de algunas modificaciones puntuales sobre un pequeño grupo de genes.

La investigación del Howard Hughes Medical Institute señala sin embargo que el aumento del volumen del cerebro humano se debe a un reajuste molecular importante del sistema nervioso que afectó a un gran número de genes, en particular a los relacionados con el desarrollo cerebral.

En consecuencia, ha podido establecerse que los genes que intervienen en la función y el desarrollo cerebral han evolucionado mucho más rápidamente en el caso de los humanos que en el de los primates no humanos u otros mamíferos, como consecuencia de un proceso de selección natural único. De hecho, la evolución humana se caracteriza por un incremento drástico del tamaño del cerebro y de su complejidad.

La evolución de las aptitudes cognitivas del ser humano no es por tanto la consecuencia de una serie de mutaciones accidentales y progresivas, sino que responde a la intervención de una gran cantidad de cambios en unas condiciones de selección excepcionalmente intensas.

Son estas condiciones las que han favorecido el desarrollo de la complejidad en nuestras capacidades de conocimiento, lo que nos convierte en una especie diferente, situada en la cúspide de la cadena alimenticia.

Proceso de selección único

La evolución humana ha necesitado de un gran número de mutaciones que han afectado a un gran número de genes, lo que ha dado como fruto un proceso único realizado en un periodo de tiempo que ha sido mucho más corto de lo habitual como consecuencia de un proceso selectivo muy diferente con respecto a los procesos habituales de adquisición de características biológicas.

En el caso de la evolución humana, la tendencia evolutiva se ha trasformado de golpe, variando la temporalidad tradicional. Los análisis de los genes implicados en la función y el desarrollo cerebral, así como en el sistema nervioso, de cuatro especies distintas, han dado como resultado el descubrimiento de que estos genes mostraban aumentos mucho más significativos en la evolución de sus proteínas en el caso de los primates que en el de los roedores. Además, esta tendencia era más pronunciada en el subconjunto de los genes implicados en el desarrollo del sistema nervioso.

Por otro lado, entre los primates, la aceleración de la evolución proteica era más prominente en los humanos. En lo que se refiere a los genes relacionados con el cerebro, el ritmo de evolución de la raza humana también ha sido mucho más rápido que el de las otras especies.

Implicaciones sociales

Aunque no se sabe a que es debida esta evolución acelerada, la investigación sugiere que el hecho de que los humanos se hayan convertido progresivamente en especies más sociales es lo que ha provocado que las capacidades cognitivas sean cada vez más ventajosas.

El género Homo apareció hace 2 millones de años. La expansión importante del cerebro comenzó hace aproximadamente medio millón de años y la aparición de seres humanos anatómicamente modernos surgió hace 150.000 años. Esta rápida evolución se debió a un fuerte proceso de selección genética, señala ahora la investigación del Instituto Hugues.