Científicos cultivarán "mini-cerebros" a partir del ADN de un Neandertal

¿Qué hace únicos a los humanos? Los genetistas están comparando la biología prehistórica y la moderna para responder a esa pregunta. Para eso, comenzaron a crear "cerebros en miniatura", diseñados genéticamente para contener ADN Neandertal, en un intento por comprender cómo los humanos modernos se diferencian de nuestros parientes más cercanos, informó The Guardian

Según el reporte, durante los próximos meses, pequeñas fracciones de tejido, conocidas como “organoides cerebrales”, crecerán a partir de una célula madre que ha sido editada para contener versiones neandertales de diversos genes.

Estos “cerebros incubados” son incapaces de pensar o de experimentar sentimientos, pero sí se asemejan (y deberían funcionar) a un cerebro adulto. El experimento se está llevando a cabo en el Instituto Max Planck de Antropología evolutiva, en Leipzig (Alemania) y pretende demostrar, por primera vez, si hay diferencias biológicas sustanciales entre el cerebro del humano moderno y el cerebro Neandertal que le permitieron a los humanos modernos construir sociedades complejas.

El laboratorio de antropología de esta universidad ya ha experimentado con los genes Neandertales antes. Hace dos años insertó genes de Neanderthal en ratones para el desarrollo craneofacil y en huevos de rana para la percepción del dolor. “Estamos estudiando si podemos encontrar diferencias entre cómo las células nerviosas funcionan, lo que podría ser la base de por qué los humanos parecen ser cognitivamente tan especiales con respecto a otras especies”, dice Svante Pääbo  (izquierda), director del departamento genética de Max Planck, al diario británico.

La investigación surge justo cuando el viejo estereotipo de la inteligencia neandertal "inexistente" está siendo debatido gracias a la nueva evidencia de enterraron a sus muertos, produjeron arte rupestre y tuvieron cerebros que eran más grandes que los nuestros. 

Según The Guardian, desde que se aisló el genoma neandertal, en 2010, se reveló que los neandertales se cruzaron con nuestros antepasados, y dado que las personas y los genes se fueron diversificando, alrededor de un tercio del genoma neandertal aún existe en las poblaciones modernas. Pero también hay largas proporciones de ese genoma que nadie heredó (y que probablemente tenían que ver con problemas de fertilidad, cognición o apariencia física).

Usando la conocida técnica de edición genética CRISPr, se están introduciendo cambios en las células madre humanas para acercarlas a las versiones neandertales. "Son manipuladas utilizando disparadores químicos para convertirse en neuronas, que se agrupan espontáneamente y se autoorganizan en estructuras cerebrales en miniatura que crecen hasta unos pocos milímetros de diámetro", escribe The Guardian.

"Comienzas el cultivo de organoides y lo dejas durante nueve meses y ves lo que sucede", dijo Gray Camp (derecha), un líder del grupo en el instituto que está supervisando los experimentos de organoides. "No se obtiene un cerebro humano bien formado en absoluto, pero se ve que se forman varias regiones; puedes estudiar las sinapsis y las primeras diferencias de desarrollo neuronal”, al diario británico. 

Los científicos compararán los “mini cerebros” neandertales y los completamente humanos para evaluar la velocidad a la que las células madre se dividen, desarrollan y organizan en estructuras cerebrales, y si las neuronas o células cerebrales se conectan de forma diferente.

Los humanos modernos y los neandertales se dividieron en linajes separados hace unos 400.000 años, con nuestros ancestros permaneciendo en África y los neandertales moviéndose hacia el norte en Europa. Hace aproximadamente 60.000 años hubo una migración masiva de humanos modernos fuera de África que trajo a las dos especies cara a cara una vez más.

Fuente: elespectador.com | 11 de mayo de 2018

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Comentario por Guillermo Caso de los Cobos el junio 24, 2018 a las 10:43pm

Investigadores hacen crecer ‘minicerebros’ de Neandertales para entender nuestra evolución

El laboratorio de Alysson Muotri desarrolló estos organoides cerebrales a partir de células madre humanas que tenían un gen de desarrollo editado en la versión que una vez poseyeron los neandertales. J. COHEN / CIENCIA

Expertos norteamericanos están diseñando células madre para incluir genes de neandertales y hacerlos crecer en “minicerebros” que reflejan la influencia de DNA antiguo. El trabajo no ha sido publicado aún, pero una de sus autoras compartió el trabajo en la Universidad de California, San Diego.

Entender cómo evolucionó el órgano que nos hace quienes somos es una tarea muy complicada. Y para lograrlo, uno de los pasos a seguir es observar el cerebro de las especies que nos precedieron.  Hasta ahora, los investigadores abocados a entender el cerebro neandertal y cómo este difería del nuestro tuvieron que estudiar, literalmente, a un vacío. Lo mejor que se pudo hacer para comprender la neurología de nuestros misteriosos parientes (ya extintos) vino de analizar la forma y volumen de los espacios dentro de sus  fosilizados cráneos.

En la más reciente investigación, una mixtura de tres campos poderosísimos de la ciencia (el ADN antiguo, la técnica de edición genética CRISPR, y los organoides u órganos en miniatura in vitro) ofrece una opción nueva y provocativa (aunque todavía preliminar) de alcanzar la ansiada comprensión (y claro está, el aprovechamiento del conocimiento para crear explorando nuevos umbrales). Un equipo de investigadores está diseñando células madre para incluir genes de neandertales y hacerlos crecer en “minicerebros” que reflejan la influencia de DNA antiguo.  ScienceMag.org da cuenta del trabajo.

El equipo de Alysoon Muotri (izquierda) ha logrado que células madre dotadas de ADN neandertal imiten la corteza (la capa externa del cerebros reales). En comparación a los minicerebros corticales hechos con células humanas típicas, los organoides neandertales tienen una forma diferente de redes neurales, incluyendo algunas que pueden haber influido en la habilidad de la especie de socializar. “Intentamos recrear las mentes de los neandertales”.

Muotri se enfocó en uno de 200 genes codificadores de proteínas que difieren entre neandertales y humanos modernos. Específicamente hablamos en el NOVA1, que juega un rol en el desarrollo temprano del cerebro en humanos modernos, también relacionado al autismo y la esquizofrenia. Al controlar este el empalme de ARN de otros genes, posiblemente ayuda a producir más de 100 proteínas nuevas en neandertales. Convenientemente, solo un par de bases de ADN difieren entre un gen neandertal y el de un humano moderno.

Muotri y sus colaboradores empezaron con células cutáneas de una persona neurotípica (es decir, alguien sin defectos genéticos debidos a desórdenes neurológicos) y manipularon su genoma para volverlas células madre pluripotentes. Usando CRISPR, el equipo luego apuntó a NOVA1 y la cambió por el par de bases neandertal para reemplazar el par de humano moderno. Para evitar ser despistado por un cambio fuera del objetivo de CRISPR al igual que errores genéticos que pueden ocurrir de producir células madre, el equipo secuenció las células resultantes y descartó cualquiera que haya tenido mutaciones indeseadas.

Neanderoides

Foto: En comparación con los organoides cerebrales desarrollados a partir de células humanas normales (arriba), aquellos con una variante del gen Neandertal (abajo) difieren en apariencia y comportamiento. Alysson Muotri.

Tomó varios meses hacer crecer las células madre contenedoras del ADN neandertal y volverlas organoides. El equipo las llamó “neanderoides”. Comparándolas con organoides humanos hechos bajo condiciones idénticas, los investigadores hallaron que las células neurales con el NOVA1 neandartalizado migran más rápidamente dentro de un organoide a medida que forman estructuras. Esto último aún no saben cómo interpretarlo.

Otro detalle es que los neanderoides tienen una forma de popcorn, mientras que sus pares de humanos modernos son esféricos. Las neuronas neanderoides hacen menos conexiones sinápticas, creando lo que se asemeja a una red neuronal anormal. Muchas de estas diferencias reflejan lo que Muotri halló estudiando casos de autismo, de acuerdo a la científica.

Robots con minicerebros

Muotri ha desarrollado organoides al punto en el que su equipo puede detectar señales eléctricas oscilando dentro de las bolas de tejido. Hoy, se encuentran intentando cablear los organoides a robots similares a cangrejos, esperando que estos organoides aprendan a controlar los movimientos de los robots. Y luego, la científica quiere enfrentarlos a robots conducidos por cerebros de neanderoides.

Un equipo de biólogos australianos acaba de descubrir la existencia de una nueva estructura de ADN nunca antes vista en las células vivas. Descrito como un "nudo retorcido" de ADN, el descubrimiento confirma que nuestro complejo código genético está diseñado con una simetría más intrincada que la estructura de doble hélice que todo el mundo conoce, y las formas en que estas variantes moleculares afectan cómo funciona nuestra biología.

Fuentes: elespectador.com | sciencemag.org | 24 de junio de 2018

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