Un gen clave en la evoluci¨®n de la mente

Las diferencias gen¨¦ticas entre un mono y un ser humano son engorrosamente escasas, pero tienen una extraordinaria importancia. Sin ellas no habr¨ªa lenguaje, ni pensamiento abstracto, ni sentido moral ni ciencia ni poes¨ªa. La esencia humana, de alg¨²n modo, debe estar contenida en unas cuantas erratas en el texto del ADN, y encontrarlas es uno de los problemas m¨¢s interesantes a los que se enfrenta la biolog¨ªa evolutiva. Pero el genoma humano tiene m¨¢s de 3.000 millones de letras. ?Por d¨®nde empezar?

Las primeras claves han aparecido en las ¨²ltimas semanas. Bruce Lahn, del departamento de Gen¨¦tica Humana de la Universidad de Chicago, se ha centrado en la cualidad m¨¢s llamativa que nos separa de los monos: el tama?o del cerebro. Las personas y los chimpanc¨¦s ¨¦ramos la misma especie hace seis millones de a?os. Por alguna raz¨®n desconocida, esa especie se dividi¨® en dos por aquellas fechas. Una de ellas se qued¨® m¨¢s o menos como estaba -de ah¨ª vienen los actuales chimpanc¨¦s-, y la otra emprendi¨® una ruta evolutiva tortuosa, pero marcada, con pocas excepciones, por un crecimiento explosivo del cerebro: redondeando mucho, 500 cent¨ªmetros c¨²bicos en el australopiteco, 1.000 en el Homo erectus y 1.500 en el Homo sapiens.

El gen ASPM fue descubierto en la mosca por el genetista espa?ol Pedro Ripoll

Las mutaciones en ASPM causan microcefalia: el cerebro vuelve al tama?o del australopiteco

Lahn razon¨® que los genes responsables del incremento evolutivo de la capacidad craneal ten¨ªan una gran probabilidad de ser los mismos que, en nuestros d¨ªas, dirigen el crecimiento del cerebro en el feto y el ni?o. ?Qu¨¦ cabr¨ªa esperar de estos genes? Que sus errores (mutaciones) causaran una dr¨¢stica disminuci¨®n del tama?o cerebral. Y eso es exactamente lo que pasa en una malformaci¨®n cong¨¦nita llamada microcefalia.

Lahn se ha centrado en el gen ASPM, uno de los cinco cuyas mutaciones causan microcefalia en humanos, y lo ha secuenciado (es decir, ha determinado el orden exacto de sus letras en el ADN) en siete especies de primates actuales, incluida la nuestra. Como cab¨ªa esperar, el gen ASPM humano es muy similar al del chimpanc¨¦, algo menos al del gorila, menos a¨²n al del m¨¢s distante orangut¨¢n y as¨ª sucesivamente. Esto s¨®lo significa que el gen ASPM, como cualquier otro, va acumulando cambios de bases (las letras del ADN) de manera lenta pero inexorable.

Pero los genetistas saben leer en esos cambios las huellas de la selecci¨®n natural darwiniana. La idea es la siguiente (v¨¦ase gr¨¢fico). Un gen (una hilera de miles de bases) es la informaci¨®n necesaria para fabricar una prote¨ªna (una hilera de cientos de amino¨¢cidos). Cada tres bases del ADN se pueden considerar una palabra que significa un amino¨¢cido de la prote¨ªna. Pero en el c¨®digo gen¨¦tico hay muchos sin¨®nimos: distintas palabras de tres letras que significan el mismo amino¨¢cido.

Las mutaciones (cambios de letras) ocurren m¨¢s o menos al azar en el ADN. Unas conllevan cambios de amino¨¢cidos en la prote¨ªna, pero otras no, porque sustituyen la antigua palabra de tres letras por uno cualquiera de sus sin¨®nimos. Cuando un gen se limita a variar err¨¢ticamente a lo largo del tiempo, muchos de sus cambios de letras en el ADN no tienen el menor efecto en la prote¨ªna (son cambios silenciosos).

Pero si el gen ha estado sometido a la selecci¨®n natural darwiniana, sus variantes ventajosas (que necesariamente deben cambiar amino¨¢cidos) se habr¨¢n impuesto en la poblaci¨®n, y habr¨¢n barrido del mapa a casi todas las dem¨¢s mutaciones (incluidas las silenciosas). Por tanto, si la raz¨®n entre las mutaciones que cambian amino¨¢cidos y las que no lo hacen es mucho mayor de lo esperable por azar, tendremos una prueba de la selecci¨®n natural en acci¨®n. Esto es exactamente lo que ha encontrado Lahn (Human Molecular Genetics, 13 de enero).

Sus datos demuestran que el gen ASPM ha estado sometido a selecci¨®n natural durante los ¨²ltimos 18 millones de a?os, y a una selecci¨®n particularmente intensa en los ¨²ltimos seis millones, mientras algo parecido a un chimpanc¨¦ evolucionaba hacia el australopiteco, el Homo erectus y el lector.

La explicaci¨®n m¨¢s simple es que el gen ASPM es un determinante esencial del tama?o del cerebro, que algunas de sus mutaciones son capaces de hacerlo crecer a¨²n m¨¢s, y que esas mutaciones confer¨ªan tal ventaja a los hom¨ªnidos que las portaban que se impusieron, en sucesivas oleadas, en la poblaci¨®n de nuestros antepasados. Hoy, la inactivaci¨®n del gen provoca microcefalia: un atavismo que devuelve el cerebro humano al tama?o t¨ªpico de un australopiteco.

"La evoluci¨®n del gen ASPM en los ¨²ltimos 18 millones de a?os comprende varias docenas de cambios de amino¨¢cido en la prote¨ªna", explica Lahn a este diario. "Esos cambios no ocurrieron todos a la vez, sino de uno en uno. Por tanto, cada cambio pudo hacer una peque?a contribuci¨®n al aumento evolutivo del tama?o del cerebro. Sin embargo, en los humanos actuales que llevan mutaciones en ASPM, la funci¨®n del gen se pierde por completo y resulta en una dr¨¢stica reducci¨®n del tama?o cerebral".

El gen ASPM no es espec¨ªfico de los primates. De hecho, fue descubierto en la mosca Drosophila melanogaster en 1985 por el genetista espa?ol Pedro Ripoll, del Centro de Biolog¨ªa Molecular Severo Ochoa (CBM), que lo llam¨® asp (la m de ASPM significa microcefalia). "El gen apareci¨® en un rastreo de mutaciones relacionadas con la divisi¨®n celular que hicimos en Madrid Sergio Pimpinelli y yo", recuerda Ripoll. "Despu¨¦s pudimos demostrar, junto a Jes¨²s ?vila [tambi¨¦n del CBM], que afectaba al huso acrom¨¢tico, la estructura que distribuye los cromosomas en cada ciclo de divisi¨®n celular".

Y ¨¦sa es probablemente la clave de su papel en la evoluci¨®n de los hom¨ªnidos. Durante el desarrollo del embri¨®n humano, las c¨¦lulas progenitoras del cerebro pueden adoptar dos modos de divisi¨®n: el sim¨¦trico, que produce dos nuevas c¨¦lulas progenitoras, y el asim¨¦trico, que genera una sola c¨¦lula progenitora y una neurona diferenciada, que ya no se divide m¨¢s. Si el modo sim¨¦trico ocurre m¨¢s, se producen muchas m¨¢s c¨¦lulas progenitoras, y por tanto un cerebro mucho mayor. Y quien decide si la divisi¨®n es sim¨¦trica o asim¨¦trica es el huso acrom¨¢tico. Ah¨ª es donde seguramente act¨²a ASPM, concluye Lahn citando el pionero trabajo de Ripoll.

Pero entonces, ?por qu¨¦ el gen ASPM no ha causado incrementos explosivos del tama?o del cerebro en otros linajes animales, como los insectos? "Es una buena pregunta", dice Lahn, "y s¨®lo puedo especular que la presi¨®n selectiva para incrementar el tama?o del cerebro ha debido ser mucho m¨¢s fuerte en la evoluci¨®n humana que en otros linajes animales. El proceso pudo iniciarse por alg¨²n incremento cerebral ocurrido por accidente en nuestros primeros ancestros, que despu¨¦s habr¨ªa disparado una huida hacia adelante, una selecci¨®n natural por cerebros cada vez mayores y mejores".